WO2022180338A1 - Weighing system for an apparatus able to deliver a predetermined mass, and corresponding method - Google Patents

Weighing system for an apparatus able to deliver a predetermined mass, and corresponding method Download PDF

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WO2022180338A1
WO2022180338A1 PCT/FR2022/050325 FR2022050325W WO2022180338A1 WO 2022180338 A1 WO2022180338 A1 WO 2022180338A1 FR 2022050325 W FR2022050325 W FR 2022050325W WO 2022180338 A1 WO2022180338 A1 WO 2022180338A1
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WO
WIPO (PCT)
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food product
output shaft
receiving member
weighing system
mass
Prior art date
Application number
PCT/FR2022/050325
Other languages
French (fr)
Inventor
Hervé PAPY
Sylvain Benoit
Adrien HERVE
Original Assignee
Beaba
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Publication date
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Priority to JP2023550583A priority patent/JP2024514746A/en
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Priority to US18/278,284 priority patent/US20240133732A1/en
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G13/00—Weighing apparatus with automatic feed or discharge for weighing-out batches of material
    • G01G13/16—Means for automatically discharging weigh receptacles under control of the weighing mechanism
    • G01G13/22—Means for automatically discharging weigh receptacles under control of the weighing mechanism by tilting or rotating the weigh receptacle
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G7/00—Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups
    • G01G7/02—Weighing apparatus wherein the balancing is effected by magnetic, electromagnetic, or electrostatic action, or by means not provided for in the preceding groups by electromagnetic action
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01G—WEIGHING
    • G01G17/00—Apparatus for or methods of weighing material of special form or property

Definitions

  • TITLE WEIGHING SYSTEM FOR A DEVICE ABLE TO DELIVER A PREDETERMINED MASS AND CORRESPONDING METHOD
  • the present invention relates to a system for weighing a predetermined mass of a food product for an apparatus capable of delivering this predetermined mass as a food product.
  • the device is particularly intended for the preparation of a drink such as a baby bottle based on milk powder.
  • weighing systems for beverage preparation.
  • Many weighing systems include a conduit in which extends an endless screw which is driven in rotation by drive means. Worm screws are particularly suitable for dosing food powder such as milk powder for the preparation of baby bottles.
  • the weighing system also comprises a hopper in which a quantity of milk powder is provided and is intended to feed the endless screw via an opening made in the wall of the duct. The rotation and/or the number of revolutions of the endless screw in the pipe makes it possible to deliver a predetermined quantity of milk powder to a food product outlet.
  • the quantity of product delivered by the endless screw is not precise. Indeed, the delivery of milk powder is carried out on the basis of an average density thereof without taking into account the particle size or the granular rheology of the powders. Milk powders have different grain sizes and/or densities depending on the nutritional needs of the child. Furthermore, there are large variations in the mass of milk powder actually delivered due to variations in density in the dry state as well as in the mass of water absorbed by the powder depending on its storage conditions upstream of the hopper (inside the device and outside it). The presence of humidity in the milk powder considerably modifies its flow. In addition, when the auger stops, a quantity of powder escapes from the end section of the auger and is delivered after the auger motor stops.
  • a milk powder weighing system comprising a measuring chamber and a plate which is free to rotate around an axis of rotation which is installed in the measuring chamber.
  • a hopper is intended to supply the measuring chamber with milk powder.
  • the plate is connected, at one end, to means for weighing the powder which are sensitive to the pressure and which are connected to an electronic control unit.
  • the other end of the plate is connected to abutment means.
  • the abutment means actuated by the cam then cause the rotation of the plate.
  • the amount of powder is discharged through a discharge port of the measuring chamber.
  • the quantity of milk powder desired is not precise because the measurement does not take into account the different particle sizes, densities and/or the granular rheology of the milk powder as stated above.
  • this system is complex and expensive because it involves several organs to measure a precise mass and to deliver this precise mass.
  • the weighing system comprises various elements for carrying out various actions, such as, among other things, a rod arranged at a distance from a magnet to determine a mass of a food to be weighed, of an organ reception of the food to be weighed which is connected to a counterweight and micro relay to maintain the receiving member for a determined time during payment.
  • the counterweight allows the receiving device to be brought back into position.
  • the distance between the rod and the magnet to determine the mass to be reached is a dimensional quantity.
  • Such a system lacks reliability and is expensive.
  • the object of the present invention is to provide a weighing system which is precise, reliable and economical.
  • a weighing system intended to weigh and dump a predetermined mass of a food product, the device comprising:
  • stepper electric motor carried by the frame and having an output shaft capable of adopt different positions along an axis of movement
  • a food product receiving member which is movable along the axis of movement between a position for receiving the food product and a position for pouring the food product, the receiving member being configured to contain or retain a determined mass of the product food in the receiving position and to drop this mass in the dumping position,
  • the receiving member being integral in movement with the output shaft and in that the weighing system is configured so that, in said receiving position, the receiving member and the food product that it contains or retains, apply a static torque to the output shaft
  • the electronic control unit being configured so as to apply a resistive torque, for a predetermined mass of the product food, on the output shaft so that, when the static torque is at least equal to the resistive torque, the output shaft changes position.
  • stall we mean a phenomenon of desynchronization of the rotor of a motor which can occur in the event of a shock or when a torque applied to the shaft of the motor is equal to or greater than the holding torque of the motor.
  • the motor is no longer capable of maintaining the position and slips or stalls, causing it to change its pitch involuntarily.
  • the invention uses this phenomenon to accurately detect the precise mass of the food product discharged into the receiving organ.
  • the implementation and installation of such a system is simple and economical because physical phenomena classically occurring in engines are used.
  • the motor torque measurement follows a linear law, which makes this solution an adaptive system.
  • the stepper motor makes it possible to operate several actions/functions which are to fix the mass to be reached, to maintain the receiving member until the determined mass is reached, to switch the receiving device and bring it back into position.
  • the stepper motor takes up little space which makes the system very compact.
  • the stepper motor makes it possible to adjust an electromagnetic quantity which is much more reliable than a dimensional quantity.
  • the system includes the following features individually or in combination:
  • the electronic control unit is configured to control the displacement of the output shaft and the displacement of the receiving member between the receiving position and the dumping position when the mass of food product reaches a predetermined value.
  • the predetermined mass of the food product contained in the receiving member and the receiving member have a center of gravity which is located at a predetermined distance from the axis of displacement A.
  • the receiving member comprises connection means secured to a drive shaft, said drive shaft being coupled in rotation to the output shaft of the electric motor movable in rotation.
  • the receiving member has the shape of a bucket.
  • the receiving member has the shape of a receiving wall.
  • the receiving wall has a flat or curved receiving surface.
  • the frame comprises a platform provided with the opening passing through the wall of the platform on either side and through which the food product is intended to fall by gravity.
  • the weighing system comprises detection means capable of detecting at least one position of the output shaft of the stepper motor, the detection means being connected to the electronic control unit.
  • the predetermined mass is between 3g and 100g.
  • the receiving member is mounted on the output shaft so that the center of gravity of the assembly, formed of the receiving member and the mass of food product, is defined in a plane passing through the axis of movement A which forms a predetermined advance angle with a horizontal plane passing through the axis of movement A of the output shaft.
  • the dumping angle of the receiving device between the receiving position and the dumping position is between 0° and 180°.
  • the weighing system includes a vibrating device intended to allow the total discharge of the food product from the receiving member into the discharge position.
  • the invention also relates to an apparatus for the preparation of a drink based on a food product, the apparatus comprising a weighing system according to any one of the preceding characteristics.
  • the latter comprises a food product storage tank and a mixing chamber intended to receive a predetermined mass of food product from the receiving member in the pouring position.
  • the invention further relates to a method for weighing and dumping a predetermined mass of a food product by means of a weighing system, the weighing system comprising at least one electric stepper motor having an output shaft and a reception which is integral in movement with the output shaft, the method comprising the following steps:
  • the method comprises the following steps and/or characteristics taken alone or in combination:
  • the food product comprises milk powder.
  • the electronic control unit controls the electric motor.
  • Figure 1 is a front view of an apparatus intended to deliver a precise mass of a food product and to prepare a drink with this precise mass according to the invention
  • Figure 2 is a perspective view of a weighing system of a precise and determined mass of a food product according to the invention
  • Figure 3 illustrates in perspective, substantially below, an example of a receiving member of the food product according to the invention
  • Figure 4 illustrates in perspective, substantially above, an example of a receiving member of the food product according to the invention
  • Figure 5 shows, in a perspective view, an example of a motor installed on a frame of a weighing system and means for detecting at least one position of the output shaft of the motor according to the invention ;
  • Figure 6 is a cross-sectional perspective view of an example of a weighing system according to the invention.
  • Figure 7 shows an axial sectional view of the weighing system with a receiving member in a receiving position according to the invention
  • Figure 8 is an axial sectional view of the weighing system with a receiving member in the dumping position according to the invention
  • Figure 9 illustrates schematically and in axial section another embodiment of a receiving member of a weighing system having the form of a receiving wall for closing a receptacle according to the invention
  • Figure 10 illustrates schematically and in axial section, another embodiment of a receiving member of a weighing system having the form of a receiving wall for closing a receptacle according to the invention
  • Figure 11 is a partial cross-sectional view of the position detection means of the output shaft of the electric motor of the weighing system according to the invention.
  • Figure 12 shows the different steps of a process for weighing and pouring a predetermined mass of food product according to the invention.
  • Figure 1 an apparatus 1 for the preparation of drink based on food product such as powder, liquid, etc.
  • the food product is preferably, but not exclusively, infant milk powder.
  • the device is particularly intended to deliver a precise mass of the food product to prepare the drink.
  • the device 1 comprises a frame 2, a food product storage tank 3 and a water tank (not shown).
  • the frame 2 has a base 5 which is configured to receive a container 6 into which the drink is poured.
  • the container 6 can be a bottle.
  • the food product storage tank 3 is arranged above the base 5 along a longitudinal axis X (here vertical with reference to the plane of FIG. 1 and according to a situation of use of the device placed on a work surface ).
  • the water reservoir is arranged in the present example downstream of the base 5 along a first transverse axis Y (here horizontal and perpendicular to the plane of FIG. 1).
  • the first transverse axis Y is perpendicular to the longitudinal axis X.
  • the apparatus comprises a weighing system 10 which is described later in this description
  • the predetermined and precise mass of food product is delivered to a mixing chamber 7 into which water at a determined temperature is injected to promote the mixing of the food product (here milk powder and water. water can be injected under pressure.
  • the mixing chamber 7 is arranged between the base 5 and the weighing system 10 along the longitudinal axis X.
  • the mixing chamber 7 comprises a nozzle 8 intended to deliver the drink and which is arranged to distance from the base 5.
  • the nozzle 8 is opposite the base 5 along the longitudinal axis X.
  • the nozzle 8 extends along the longitudinal axis from a bottom of the chamber and in the direction of the base.
  • the device 1 comprises a hydraulic circuit (not shown) which comprises a pipe comprising an inlet orifice connected to the water tank and an outlet orifice connected to the mixing chamber 7.
  • the hydraulic circuit comprises a pump allowing the extracting water from the water tank and its c circulation in the pipe as well as means of heating the water. These heating means are arranged on the pipe and are arranged between the pump and
  • the weighing system 10 is shown in Figure 2.
  • the weighing system 10 is described in a situation of installation in the device with an orthogonal mark X, Y, T.
  • the weighing system 10 comprises a frame 11 which is disposed in an enclosure 4 (shown in dotted lines) of the frame 2, the enclosure being located above the mixing chamber 7 along the longitudinal axis X.
  • the frame 11 comprises a platform 12 with a first surface 13 defined in a plane which is orthogonal to the longitudinal axis X.
  • the frame 11 comprises feet 14 which make it possible to stabilize the platform 12 and to maintain the platform 12 at a distance from a bottom of the enclosure 4.
  • the feet 14 are in the present example four in number.
  • Each foot 14 is elongated along the longitudinal axis between a first end 14a and a second end 14b.
  • the first end 14a carries a sole 15 intended to rest on the bottom of the enclosure 4 and the second end 14b is fixed to the platform 12 by means of fixing members.
  • the platform 12 comprises orifices 16 which each respectively receive the second end 14b of a foot 14.
  • the fastening members comprise nuts which are each mounted in force in an orifice 16 and whose internal thread cooperates with external provided at the second end 14b of each foot.
  • the fasteners may include other fasteners such as studs, screws, glue, solder, etc.
  • the food product storage tank 3 is advantageously mounted on the platform 12. The storage tank 3 determines a storage volume for storing the food product.
  • the platform 12 comprises an opening 17 which passes through the wall of the latter on either side along the longitudinal axis X.
  • the storage tank 3 comprises an unloading orifice (not shown) which opens on the one hand, into the storage volume of the storage tank and on the other hand, in the opening 17 of the platform 12.
  • closure means (not shown) of the unloading orifice are provided to occupy an open position and a closed position of the unloading port.
  • the electronic unit is mounted in the device 1 and in particular on the frame 2.
  • the closure means may comprise doors which pivot around an axis parallel to the plane of the first surface 13 of the platform 12 or at least a sliding door in the plane of the first surface 13.
  • a hopper 19 extends, along the longitudinal axis X, from a second surface 20 (cf. FIG. 5) of the platform 12. Opening 17 opens into the hopper 19 which extends it.
  • the hopper 19 has a frustoconical cross-section (in the plane formed by the longitudinal axes and the first transverse axis Y) which narrows in the direction of an outlet orifice 21 (cf. FIGS. 5 and 8) of the hopper 19
  • the outlet orifice 21 of the hopper 19 is opposite (along the longitudinal axis X) to the opening 17 defined in the platform 12.
  • the weighing system 10 comprises a receiving member 22 for the food product supplied by the storage tank 3.
  • This receiving member 22 is movable along an axis of movement between a receiving position of the food product and a food product dumping position.
  • the receiving member 22 moves following a rotation around the axis of movement.
  • the receiving member 22 advantageously, but not exclusively, has the shape of a bucket. This cup shape allows better control of the reception of the food product and the contents.
  • the receiving member 22 comprises a receiving wall 23, two lateral partitions 24 which extend from the side edges of the receiving wall 23 and an upstream partition 25 rising from an upstream edge of the wall of reception 23.
  • the reception wall 23 is here the bottom of the reception member and is curved.
  • the side partitions 24 are opposite along a second transverse axis T and include internal surfaces 24a defined in substantially parallel planes.
  • the terms “upstream” and “downstream” are defined with respect to the first transverse axis Y.
  • the internal surfaces 24a face each other.
  • the upstream partition 25 is also connected to the upstream edges of the side partitions 24.
  • the upstream partition 25 comprises an internal surface 25a defined in a plane which is perpendicular to the plane of the internal surfaces 24a of the lateral partitions 24.
  • the upstream partition 25, the two lateral partitions 24 and the receiving wall 23 form a receiving volume of a quantity of foodstuff.
  • At least the upstream partition 25 and the lateral partitions 24 each comprise a free edge 26 delimiting an opening 27 opening out into the reception volume of the reception member 22.
  • the reception wall 23 comprises a curved and concave internal surface 23a which is oriented towards the opening 27 of the bucket.
  • the inner surface 23 acts as a receiving surface for the food product.
  • the weighing system 10 comprises an electric motor 30 intended to drive the movement of the receiving member 22 between the receiving position and the dumping position.
  • Electric motor 30 is carried by frame 11 as shown.
  • the frame 11 comprises a housing 31 (and. Figure 6) in which the motor is arranged in a removable manner. More specifically illustrated in Figure 6, the frame 11 includes a support wall 32 which extends from the second surface 20 of the platform 12 along the longitudinal axis X.
  • the support wall 32 includes an internal surface 32a which is defined in a plane which is perpendicular to the second transverse axis T. Projections 33 extend from the internal surface 32a of the support wall 32 and at least partially delimit the housing 31 capable of receiving the electric motor 30.
  • projections 33 have a circular section (along a plane XY (formed by the longitudinal axis X and the first transverse axis Y) and together form a cylindrical wall with an axis parallel to the second transverse axis T.
  • a single cylindrical wall extends from the inner surface 33a of the support wall 32.
  • the electric motor 30 comprises an output shaft 34 having an axis of movement A which is parallel to the second transverse axis T.
  • the receiving member 22 is integral in movement with the shaft of motor output 34.
  • the receiving member 22 comprises means 35 for connecting to the output shaft 34 of the motor 30.
  • the receiving member 22 comprises two wings lateral 36 which extend the lateral partitions 24 downstream.
  • the lateral wings 36 extend substantially along the first transverse axis Y.
  • Each lateral wing 36 comprises an internal surface 36a which is defined in a plane perpendicular to the second transverse axis T.
  • the internal surfaces 36a of the two side wings 36 face each other.
  • the connecting means 35 comprise a hollow tube 37 which extends between the two lateral flanges 36 of the receiving member 22.
  • a drive shaft 38 is coupled to the output shaft 34 of the motor 30 and is fixed in movement to the output shaft 34.
  • the drive shaft 38 is coaxial with the axis of movement A.
  • the drive shaft 38 is fixed to the receiving member 22 so that it moves simultaneously with the shaft 38.
  • the drive shaft 38 is arranged inside the hollow tube 37.
  • the drive shaft 38 has a diameter substantially equal to the internal diameter of the hollow tube 37.
  • the connecting means 35 comprise ears connected to the receiving wall 23 and each ear comprises through holes along the second transverse axis T.
  • the drive shaft 38 passes through the ears and is integral with those -C so as to be able to cause the movement of the receiving member.
  • the electric motor 30 is a rotary stepper motor or a linear stepper motor.
  • the use of a stepper motor is very economical.
  • the motor 30 is a rotary stepper motor.
  • the output shaft 34 performs a rotation around the axis of movement A.
  • the receiving member 22 pivots around this axis of movement A.
  • a stepper motor allows controlled and precise rotation of the output shaft and is simple to drive.
  • the stepper motor includes at least one rotor and one stator.
  • the rotor is coupled to the output shaft 34.
  • the stator carries at least two electric coils or electromagnets which produce a magnetic field.
  • the magnetic field is generated by a current which appears when the motor is supplied with a predetermined voltage.
  • the direction of a magnetic field flowing in the coils of the stators causes the rotation of the rotor.
  • the output shaft 34 of the electric motor 30 rotates through a constant angle in response to each electric pulse allowing it to adopt different angular positions which are called pitches.
  • the motor 30 can have a determined number of steps.
  • the angle can be between 0.9° and 45°.
  • the output shaft 34 of the motor can achieve between 8 and 400 steps per revolution depending on the motors.
  • the electric stepper motor 30 may comprise a permanent magnet stepper motor, a variable reluctance stepper motor or a hybrid stepper motor.
  • the electric motor 30 is a hybrid or permanent magnet stepper motor with a constant reluctance.
  • the hybrid stepper motor includes permanent magnets and allows an increase in the reluctant torque compared to a stepper motor without permanent magnets.
  • the hybrid motor has better efficiency and needs less current to obtain the same torque.
  • the motor 30 is connected to the electronic control unit 18 intended to control the latter.
  • the electronic control unit 18 also makes it possible to supply the motor 30.
  • the electronic control unit 18 therefore comprises a supply module intended to supply the electric motor with voltage and a module for controlling the rotation of the output shaft 34 of the electric motor.
  • the electronic control unit 18 is connected to a source of electrical energy such as the domestic network, for example by electrical cables from the device 1 (not shown).
  • Figure 7 illustrates the receiving member 22 in the receiving position.
  • the receiving member 22 is configured to contain or retain a determined mass of the food product.
  • the receiving member 22 is of course empty.
  • the receiving surface (internal surface 23a) of the receiving member 22 is substantially opposite the opening 17 through which the food product is intended to fall by gravity into the receiving member 22.
  • the free edge is defined in a plane perpendicular to the longitudinal axis and this plane is parallel to a plane P1 passing through the axis of displacement A of the output shaft 34. More precisely still, the center of gravity CGV of the empty receiving member 22 is defined in the plane P1 passing through the axis of movement of the output shaft 34.
  • the CGV center of gravity of the receiving member 22 is determined by the barycenter of the elements that constitute it.
  • the center of gravity of the receiving member 22 is equal to the center of gravity CGV.
  • Figure 8 illustrates the receiving member 22 in the dumping position.
  • the receiving member 22 In the dumping position, the receiving member 22 is configured to drop this determined mass.
  • the receiving surface In the dumping position, the receiving surface (internal surface 23a) is at a distance from the opening 17.
  • the receiving wall 23 is facing and here substantially in contact with the second surface 20 of the platform 12.
  • the tilt angle is between 0° and 180°.
  • the tilt angle is between 60° and 135°.
  • the weighing system 10 comprises a vibrating device (not shown) intended to allow the total discharge of the food product (or cleaning) from the receiving member 22 in the discharge position.
  • This vibrating device is particularly advantageous when the pivot angle is less than 170° relative to the horizontal plane P1.
  • the vibrating device is electrically connected to the electronic control unit 18 which drives it when the latter is informed of the dumping position.
  • the receiving member 22 comprises the receiving wall 23' which is integral in movement with the output shaft 34 of the electric motor 30.
  • the receiving wall 23 ' is intended to close or block a receptacle 47 which is also integral in movement with the output shaft 34 of the motor 30.
  • the receiving wall 23' carries the receiving surface 23a which is intended to receive the food product falling by gravity of the storage tank 3 and for weighing the mass of the food product as described below.
  • the receptacle 47 receives the food product after moving the receiving wall 23' into the pouring position once the quantity of food product has been weighed. More precisely, the receiving wall 23' is integral in rotation with the output shaft 34 of the motor 30.
  • the receiving wall 23' can be linked directly to the output shaft 34 via connecting means 35 (ears, tubes hollow) or can be connected to the drive shaft 38 (via the connecting means 35) which is coupled to the output shaft 34.
  • the receptacle 47 has an opening 47a which is delimited by walls 47b and a bottom 47c from which rise the walls 47b.
  • the receiving wall 23' is arranged at the level of the opening 47a to close the receptacle 47.
  • the receiving wall 23' also has dimensions substantially equal to those of the opening 47 while allowing its tilting inside the receptacle 47 when the mass of food product is reached.
  • the receptacle 47 is arranged above the mixing chamber 7 along the longitudinal axis X.
  • the center of gravity CGV of the receiving member 22 is defined in the horizontal plane P1 passing through the axis of displacement A of the 'output shaft 34.
  • the CGV center of gravity of the receiving member corresponds to the center of gravity of the receiving wall 23'.
  • the receiving surface 23a is flat.
  • the receiving surface 23a could have a concave shape to better retain the food product. Such a configuration makes it possible to measure a greater quantity of food product.
  • the receiving member 22 is made of a polymer material or a composite material with a polymer matrix.
  • a material is Polycarbonate (PC) or Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) or a mixture thereof. These polymer materials have the advantage of being very light while being robust.
  • the material can also be a Polypropylene (PP), a Polyoxymethylene (POM), a Polyamide (PA), etc.
  • a stepper electric motor is subjected to a resistive torque (or reluctant torque) and a synchronous torque.
  • the reluctant torque results from the resistance to the passage of a magnetic flux in the stator and rotor.
  • the electric motor 30 is supplied with a predetermined voltage to maintain each angular position. This predetermined voltage is a function of the resistive torque applied to the output shaft 34 of the electric motor 30.
  • the weighing system 10 is configured to determine the mass of the food product by stalling the motor, that is to say to trigger the change of pitch or the angular pivoting while resistive torque is applied to the output shaft 34 by the electronic control unit 18.
  • the weighing system 10 is configured so that, in said receiving position, the receiving member 22 and the food product that it contains or retains, apply a torque static on the output shaft 34, and that the electronic control unit 18 is configured so as to apply a resistive torque to the output shaft 34.
  • the electric motor 30 the output shaft 34
  • the resistant torque corresponds to a predetermined mass of the food product. This predetermined mass is that which must be poured into the mixing chamber 7 to prepare the drink.
  • the value of the predetermined mass is between 3g and 100g. Preferably, the value is 8g.
  • the receiving member 22 is configured so that the food product 39, here the milk powder, after unloading (from the storage tank 3) forms a slope in or on the receiving member 22.
  • the predetermined mass of food product 39 and the receiving member 22 have a center of gravity CGP which is located at a predetermined distance d from the axis of displacement A. The distance d is almost constant.
  • the CGP center of gravity of the assembly is arranged below the center of gravity (CGV) of the receiving member 22 and below the following horizontal plane P1 the longitudinal axis X.
  • the distance d multiplied by the weight of the mass of the assembly (formed by the mass of food product and that of the receiving member), brought back to the center of gravity CGP constitute a mechanical moment applied to the output shaft 34 of the motor 30. The moment becomes the static torque applied to the output shaft 34 of the motor 30.
  • the receiving member 22 (with the receiving wall 23 ') defines a beam having an angle relative to a horizontal plane passing through the axis of movement A of the motor 30.
  • the receiving member 22 is mounted on the output shaft 34 according to a predetermined advance angle a (alpha). This angle a is between 1.8° and 8°.
  • a berm of milk powder is disposed on the receiving surface 23a of the receiving wall 23'.
  • the center of gravity CGT of the slope-shaped food product is disposed above the receiving surface 23a.
  • the point of application of the force F exerted by the embankment is defined on the receiving surface 23a and passes through the center of gravity CGV' of the receiving member 22.
  • the receiving member 22 is connected to the shaft output 34 so that the center of gravity of the CGP assembly (powder and receiving member 22) is above the horizontal plane P1 passing through the axis of movement of the engine.
  • the center of gravity CGP is defined in a plane passing through the axis of displacement A which forms the angle of advance a with the plane P1. In this way, when the motor stalls, the static torque increases rather than decreases. The moment (F * d * cos(a)) increases without increasing the mass of the food product. Such an arrangement makes it possible to improve the sensitivity of the weighing system.
  • the weighing system 10 comprises detection means 40 capable of detecting at least one angular position of the output shaft 34 of the electric motor 30.
  • the detection means 40 are connected to the unit control electronics 18 which is configured to act on the motor 30 in the event of detection of a change in pitch or angular position of the motor.
  • the detection means 40 comprise an emitter of a light beam (visible or not visible) and a receiver of the light beam. The receiver is arranged facing the transmitter.
  • the transmitter and the receiver are connected to the electronic control unit 18.
  • the detection means comprise an optical fork 41 comprising a first lug 41a on which the transmitter is mounted and a second lug 41b on which is mounted the receiver.
  • the light beam may be an infrared beam.
  • the detection means 40 comprise an obstacle member 42 which is integral with the output shaft 34.
  • This obstacle member 42 is intended to be inserted in the path of the beam light depending on the angular position of the output shaft 34.
  • the obstacle member 42 comprises a central axis disk coaxial with the axis of movement A of the output shaft 34 and integral in rotation with the output shaft 34. In this way, when the motor 30 stalls (the motor changes pitch), the disc pivots at the same time as the output shaft 34.
  • the disc comprises at least a first slot 43 which extends radially from the periphery 44 of the disc towards the central axis of the disc. Slot 43 is intended to be crossed by the light beam (as shown in dotted lines in FIG. 11).
  • first leg 41a and the second leg 41b extend respectively on either side of a portion of the disc 42 along the transverse axis T.
  • the optical fork 41 is installed in a housing 45 which is formed in the platform 12 of the frame 11.
  • the housing 45 opens onto the first surface 13 and onto the second surface 20 of the platform.
  • a portion of the disk extends through the housing 45 and transversely between the transmitter and the receiver.
  • the obstacle member 42 here the disk, is easy to install and does not introduce any parasitic torque on the output shaft 34 of the motor.
  • the obstacle member 42 comprises a cam.
  • the electronic control unit 18 controls the maintaining of the position of the output shaft 34 of the motor by application of the resistive torque.
  • the receiving member 22 is supplied with food product.
  • the light beam is interrupted, this means that the light beam scans a solid surface of the disk and that the output shaft 34 has pivoted by at least one step (first angular position).
  • the electronic control unit 18 drives the output shaft 34 to drive the receiving member 22 into the dumping position.
  • the detection means 40 are capable of detecting another angular position (second position) of the output shaft 34 of the electric motor 30.
  • the disk comprises a second slot 46 visible in FIG. 6 intended to allow the detection of the second position of the output shaft 34 and in particular of the receiving member 22.
  • the first slot 43 and the second slot 46 are arranged at 180° to each other. This second slot 46 acts as an end-of-travel detection element for the receiving member 22 in the dumping position.
  • the method 100 includes a step of providing 110 a food product. During this step, the food product is placed in the storage tank 3 located above the system weighing 10. Preferably, the food product comprises an infant milk powder.
  • the method comprises a step 120 of unloading a quantity of food product onto or into the receiving member 22. In particular, the food product is unloaded so as to form a slope on the receiving surface 23a of the receiving member. reception 22.
  • the reception surface 23a is flat or hollow as described previously.
  • the electronic control unit 18 sends a control command to the closure means to open the unloading orifice of the storage tank 3.
  • a quantity of food product is thus unloaded onto or into the reception 22 via the opening 17 of the platform 12 and of the hopper 19 which guides the food product towards the reception member 22.
  • the food product 39 can be guided in the reception volume of the reception member 22 in the bucket case.
  • the milk powder is poured continuously or discontinuously onto the receiving surface 23a of the receiving member 22.
  • the method includes a step 130 of weighing a predetermined mass of the food product in the receiving member 22.
  • This step 130 consists of stalling the motor.
  • the weighing step 130 includes a sub-step in which the electronic control unit 18 applies a resistive torque to the output shaft 34 of the motor 30.
  • This resistive torque is a function of the supply voltage.
  • a voltage of 12V which corresponds to a resistant torque of 16 mNm is applied to the motor 30.
  • This resistant torque corresponds to a mass of powder of approximately 8 g.
  • the output shaft 34 pivots and changes pitch. As long as the mass of milk powder in the receiving member 22 (or on the receiving surface 23a) with the mass of the receiving member does not reach this predetermined value, the milk powder continues to discharge into the receiving organ 22.
  • the method 100 includes a step 140 of dumping the mass of weighed powder.
  • the output shaft 34 changes pitch or angular position without action from the motor itself or control from the electronic control unit 18.
  • the obstacle member 42 here the disc cuts the light beam between the transmitter and its receiver.
  • the detection means 40 and in particular the optical fork 41 sends a control signal relating to the position of the output shaft 34 to the electronic control unit 18.
  • the latter sends a control command to the motor 30 to drive the rotation of the output shaft 34 and the receiving member 22 into the dumping position.
  • the method comprises a step 150 of stopping the unloading of the food product into the receiving member 22.
  • the electronic control unit 18 sends a control command to the shutter means to close the storage tank discharge port 3.

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Abstract

The invention relates to a system (10) for weighing a predetermined mass of a food product, comprising an electric stepping motor (30) supported by a chassis (11) and having an output shaft, a food-product receiving member (22) which is able to move along the axis of travel between a position for receiving and a position for tipping out the food product, and an electronic control unit for controlling the electric motor. According to the invention, the receiving member is unable to move independently of the output shaft and the weighing system is configured so that, in the receiving position, the receiving member and food product apply a static torque to the output shaft, and that the electronic control unit is configured to apply a resistive torque, for a predetermined mass of the food product, to the output shaft so that when the static torque is at least equal to the resistive torque, the output shaft changes position.

Description

DESCRIPTION DESCRIPTION
TITRE : SYSTEME DE PESEE POUR UN APPAREIL APTE A DELIVRER UNE MASSE PREDETERMINEE ET PROCEDE CORRESPONDANT TITLE: WEIGHING SYSTEM FOR A DEVICE ABLE TO DELIVER A PREDETERMINED MASS AND CORRESPONDING METHOD
Domaine de l’invention Field of invention
La présente invention concerne un système de pesée d’une masse prédéterminée d’un produit alimentaire pour un appareil apte à délivrer cette masse prédéterminée en produit alimentaire. L’appareil est particulièrement destiné pour la préparation d’une boisson telle qu’un biberon à base de poudre de lait. The present invention relates to a system for weighing a predetermined mass of a food product for an apparatus capable of delivering this predetermined mass as a food product. The device is particularly intended for the preparation of a drink such as a baby bottle based on milk powder.
Arrière-plan technique Technical background
Il existe divers systèmes de pesée de produit alimentaire pour la préparation de boisson. De nombreux systèmes de pesée comprennent un conduit dans lequel s’étend une vis sans fin qui est entraînée en rotation par des moyens d’entrainement. Les vis sans fin sont particulièrement adaptées au dosage de poudre alimentaire tel que la poudre de lait pour la préparation de biberon. Le système de pesée comprend également une trémie dans laquelle une quantité de poudre de lait est fournie et est destinée à alimenter la vis sans fin via une ouverture ménagée dans la paroi du conduit. La rotation et/ou le nombre de tour de la vis sans fin dans la conduite permet de délivrer une quantité prédéterminée de poudre de lait vers une sortie de produit alimentaire. There are various food product weighing systems for beverage preparation. Many weighing systems include a conduit in which extends an endless screw which is driven in rotation by drive means. Worm screws are particularly suitable for dosing food powder such as milk powder for the preparation of baby bottles. The weighing system also comprises a hopper in which a quantity of milk powder is provided and is intended to feed the endless screw via an opening made in the wall of the duct. The rotation and/or the number of revolutions of the endless screw in the pipe makes it possible to deliver a predetermined quantity of milk powder to a food product outlet.
Cependant, la quantité de produit délivrée par la vis sans fin n’est pas précise. En effet, la livraison de poudre de lait est effectuée sur la base d’une densité moyenne de celle-ci sans prendre en compte la granulométrie, ni la rhéologie granulaire des poudres. Les poudres de lait ont des granulométries et/ou des densités différentes selon les besoins nutritionnels de l’enfant. Par ailleurs, il y a de grandes variations de la masse de poudre de lait effectivement délivrée du fait des variations de densité à l’état sec ainsi que de la masse d’eau absorbée par la poudre selon ses conditions de stockage en amont de la trémie (dans l’appareil et à l’extérieur de celui-ci). La présence d’humidité dans la poudre de lait modifie considérablement son écoulement. De plus, lorsque la vis sans fin s’arrête, une quantité de poudre s’échappe de la section terminale de la vis sans fin et est délivrée après que le moteur de la vis sans fin se soit arrêté. Tous ces éléments faussent la mesure de la masse de poudre de lait qui est délivrée. Il est connu également un système de pesée de poudre de lait comprenant une chambre de mesure et un plateau libre en rotation autour d’un axe de rotation qui est installé dans la chambre de mesure. Une trémie est destinée à alimenter la chambre de mesure avec de la poudre de lait. Le plateau est relié, à une extrémité, à des moyens de pesée de la poudre qui sont sensibles à la pression et qui sont reliés à une unité électronique de commande. L’autre extrémité du plateau est reliée à des moyens de butée. Lorsque la masse de poudre tombant par gravité atteint une valeur désirée par les moyens sensibles à la pression, l’unité électronique de commande ordonne la rotation d’un moteur pas à pas qui porte une came destinée à venir en butée contre les moyens de butée. Les moyens de butée actionnés par la came entraînent alors la rotation du plateau. La quantité de poudre est déchargée par un orifice de décharge de la chambre de mesure. Cependant, la quantité de poudre de lait désirée n’est pas précise car la mesure ne prend pas en compte les différentes granulométries, densités et/ou la rhéologie granulaire de la poudre de lait comme énoncé ci-avant. De plus, ce système est complexe et coûteux car celui-ci fait intervenir plusieurs organes pour mesurer une masse précise et pour délivrer cette masse précise. However, the quantity of product delivered by the endless screw is not precise. Indeed, the delivery of milk powder is carried out on the basis of an average density thereof without taking into account the particle size or the granular rheology of the powders. Milk powders have different grain sizes and/or densities depending on the nutritional needs of the child. Furthermore, there are large variations in the mass of milk powder actually delivered due to variations in density in the dry state as well as in the mass of water absorbed by the powder depending on its storage conditions upstream of the hopper (inside the device and outside it). The presence of humidity in the milk powder considerably modifies its flow. In addition, when the auger stops, a quantity of powder escapes from the end section of the auger and is delivered after the auger motor stops. All these elements falsify the measurement of the mass of milk powder which is delivered. A milk powder weighing system is also known comprising a measuring chamber and a plate which is free to rotate around an axis of rotation which is installed in the measuring chamber. A hopper is intended to supply the measuring chamber with milk powder. The plate is connected, at one end, to means for weighing the powder which are sensitive to the pressure and which are connected to an electronic control unit. The other end of the plate is connected to abutment means. When the mass of powder falling by gravity reaches a value desired by the pressure sensitive means, the electronic control unit orders the rotation of a stepping motor which carries a cam intended to come into abutment against the abutment means . The abutment means actuated by the cam then cause the rotation of the plate. The amount of powder is discharged through a discharge port of the measuring chamber. However, the quantity of milk powder desired is not precise because the measurement does not take into account the different particle sizes, densities and/or the granular rheology of the milk powder as stated above. In addition, this system is complex and expensive because it involves several organs to measure a precise mass and to deliver this precise mass.
D’autres exemples de systèmes de pesée sont décrits dans les documents DE-A1- 1549301 et DE-U1 -29620108. Dans le document DE-A1 -1549301 , le système de pesée comprend divers éléments pour opérer diverses actions, comme entre autres, une tige disposée à une distance d’un aimant pour déterminer une masse d’un aliment à peser, d’un organe de réception de l’aliment à peser qui est relié à un contrepoids et de micro relais pour maintenir l’organe de réception pendant un temps déterminé lors du versement. Le contrepoids permet de ramener l’organe de réception en position. La distance entre la tige et l’aimant pour déterminer la masse à atteindre est une grandeur dimensionnelle. Un tel système manque de fiabilité et est coûteux. Other examples of weighing systems are described in the documents DE-A1-1549301 and DE-U1-29620108. In document DE-A1-1549301, the weighing system comprises various elements for carrying out various actions, such as, among other things, a rod arranged at a distance from a magnet to determine a mass of a food to be weighed, of an organ reception of the food to be weighed which is connected to a counterweight and micro relay to maintain the receiving member for a determined time during payment. The counterweight allows the receiving device to be brought back into position. The distance between the rod and the magnet to determine the mass to be reached is a dimensional quantity. Such a system lacks reliability and is expensive.
Le but de la présente invention est de fournir un système de pesée qui soit précis, fiable, et économique. The object of the present invention is to provide a weighing system which is precise, reliable and economical.
Résumé de l’invention Summary of the invention
On parvient à cet objectif conformément à l’invention grâce à un système de pesée destiné à peser et à déverser une masse prédéterminée d’un produit alimentaire, le dispositif comprenant : This objective is achieved in accordance with the invention by means of a weighing system intended to weigh and dump a predetermined mass of a food product, the device comprising:
- un châssis, - a chassis,
- un moteur électrique pas à pas porté par le châssis et ayant un arbre de sortie apte à adopter différentes positions suivant un axe de déplacement, - a stepper electric motor carried by the frame and having an output shaft capable of adopt different positions along an axis of movement,
- un organe de réception du produit alimentaire qui est mobile suivant l’axe de déplacement entre une position de réception du produit alimentaire et une position de déversement du produit alimentaire, l’organe de réception étant configuré pour contenir ou retenir une masse déterminée du produit alimentaire dans la position de réception et pour laisser tomber cette masse dans la position de déversement, - a food product receiving member which is movable along the axis of movement between a position for receiving the food product and a position for pouring the food product, the receiving member being configured to contain or retain a determined mass of the product food in the receiving position and to drop this mass in the dumping position,
- une unité électronique de commande destinée à piloter le moteur électrique, l’organe de réception étant solidaire en déplacement de l’arbre de sortie et en ce que le système de pesée est configuré de manière à ce que, dans ladite position de réception, l’organe de réception et le produit alimentaire qu’il contient ou retient, appliquent un couple statique sur l’arbre de sortie, et l’unité électronique de commande étant configurée de manière à appliquer un couple résistant, pour une masse prédéterminée du produit alimentaire, sur l’arbre de sortie de sorte que, lorsque le couple statique est au moins égal au couple résistant, l’arbre de sortie change de position. - an electronic control unit intended to control the electric motor, the receiving member being integral in movement with the output shaft and in that the weighing system is configured so that, in said receiving position, the receiving member and the food product that it contains or retains, apply a static torque to the output shaft, and the electronic control unit being configured so as to apply a resistive torque, for a predetermined mass of the product food, on the output shaft so that, when the static torque is at least equal to the resistive torque, the output shaft changes position.
Ainsi, cette solution permet d’atteindre l’objectif susmentionné. En particulier, la valeur de la masse désirée lorsqu’elle est atteinte induit un couple statique de charge qui entraîne le décrochage du moteur. Par « décrochage » nous entendons un phénomène de désynchronisation du rotor d’un moteur qui peut intervenir en cas d’un choc ou lorsqu’un couple appliqué sur l’axe du moteur est égal ou supérieur au couple de maintien en position du moteur. Le moteur n’est plus capable de maintenir la position et opère un glissement ou décrochage qui entraîne un changement de pas involontaire de celui-ci. L’invention utilise ce phénomène pour détecter avec précision la masse précise du produit alimentaire déchargé dans l’organe de réception. La mise en oeuvre et l’installation d’un tel système est simple et économique car des phénomènes physiques intervenant classiquement dans les moteurs sont utilisés. La mesure du couple du moteur suit une loi linéaire ce qui fait de cette solution un système adaptatif. S’agissant de simplicité, le moteur pas-à-pas permet d’opérer plusieurs actions/fonctions qui sont de fixer la masse à atteindre, de maintenir l’organe de réception jusqu’à ce que la masse déterminée soit atteinte, de basculer l’organe de réception et de le ramener en position. Le moteur pas-à- pas occupe peu de place ce qui rend le système très compact. De plus, le moteur pas-à- pas permet de régler une grandeur électromagnétique qui est beaucoup plus fiable qu’une grandeur dimensionnelle. Thus, this solution achieves the above objective. In particular, the value of the desired mass when it is reached induces a static load torque which causes the motor to stall. By "stall" we mean a phenomenon of desynchronization of the rotor of a motor which can occur in the event of a shock or when a torque applied to the shaft of the motor is equal to or greater than the holding torque of the motor. The motor is no longer capable of maintaining the position and slips or stalls, causing it to change its pitch involuntarily. The invention uses this phenomenon to accurately detect the precise mass of the food product discharged into the receiving organ. The implementation and installation of such a system is simple and economical because physical phenomena classically occurring in engines are used. The motor torque measurement follows a linear law, which makes this solution an adaptive system. With regard to simplicity, the stepper motor makes it possible to operate several actions/functions which are to fix the mass to be reached, to maintain the receiving member until the determined mass is reached, to switch the receiving device and bring it back into position. The stepper motor takes up little space which makes the system very compact. In addition, the stepper motor makes it possible to adjust an electromagnetic quantity which is much more reliable than a dimensional quantity.
Le système comprend les caractéristiques suivantes prises seules ou en combinaison :The system includes the following features individually or in combination:
- l’unité électronique de commande est configurée pour piloter le déplacement de l’arbre de sortie et le déplacement de l’organe de réception entre la position de réception et la position de déversement lorsque la masse de produit alimentaire atteint une valeur prédéterminée. - the electronic control unit is configured to control the displacement of the output shaft and the displacement of the receiving member between the receiving position and the dumping position when the mass of food product reaches a predetermined value.
- la masse prédéterminée du produit alimentaire contenu dans l’organe de réception et l’organe de réception présentent un centre de gravité qui est situé à une distance prédéterminée de l’axe de déplacement A. - the predetermined mass of the food product contained in the receiving member and the receiving member have a center of gravity which is located at a predetermined distance from the axis of displacement A.
- l’organe de réception comprend des moyens de liaison solidarisés à un arbre d’entraînement, ledit arbre d’entraînement étant couplé en rotation à l’arbre de sortie du moteur électrique mobile en rotation. - the receiving member comprises connection means secured to a drive shaft, said drive shaft being coupled in rotation to the output shaft of the electric motor movable in rotation.
- l’organe de réception présente la forme d’un godet. - the receiving member has the shape of a bucket.
- l’organe de réception présente la forme d’une paroi de réception. - the receiving member has the shape of a receiving wall.
- la paroi de réception présente une surface de réception plane ou courbée. - the receiving wall has a flat or curved receiving surface.
- le châssis comprend une plateforme pourvue de l’ouverture traversant la paroi de la plateforme de part et d’autre et par laquelle le produit alimentaire est destiné à tomber par gravité. - the frame comprises a platform provided with the opening passing through the wall of the platform on either side and through which the food product is intended to fall by gravity.
- le système de pesée comprend des moyens de détection aptes à détecter au moins une position de l’arbre de sortie du moteur pas à pas, les moyens de détection étant reliés à l’unité électronique de commande. - the weighing system comprises detection means capable of detecting at least one position of the output shaft of the stepper motor, the detection means being connected to the electronic control unit.
- la masse prédéterminée est comprise entre 3g et 100g. - the predetermined mass is between 3g and 100g.
- l’organe de réception est monté sur l’arbre de sortie de manière que le centre de gravité de l’ensemble, formé de l’organe de réception et de la masse de produit alimentaire, est défini dans un plan passant par l’axe de déplacement A qui forme un angle d’avance prédéterminé avec un plan horizontal passant par l’axe de déplacement A de l’arbre de sortie. - the receiving member is mounted on the output shaft so that the center of gravity of the assembly, formed of the receiving member and the mass of food product, is defined in a plane passing through the axis of movement A which forms a predetermined advance angle with a horizontal plane passing through the axis of movement A of the output shaft.
- l’angle de déversement de l’organe de réception entre la position de réception et la position de déversement est compris entre 0° et 180°. - the dumping angle of the receiving device between the receiving position and the dumping position is between 0° and 180°.
- le système de pesée comprend un dispositif vibrant destiné à permettre le déversement total du produit alimentaire de l’organe de réception dans la position de déversement. - the weighing system includes a vibrating device intended to allow the total discharge of the food product from the receiving member into the discharge position.
L’invention concerne également un appareil pour la préparation d’une boisson à base d’un produit alimentaire, l’appareil comprenant un système de pesée selon l’une quelconque des caractéristiques précédentes. The invention also relates to an apparatus for the preparation of a drink based on a food product, the apparatus comprising a weighing system according to any one of the preceding characteristics.
Suivant une caractéristique de l’appareil, celui-ci comprend un réservoir de stockage de produit alimentaire et une chambre de mélange destinée à recevoir une masse prédéterminée de produit alimentaire de l’organe de réception dans la position de déversement. L’invention concerne en outre un procédé pour peser et déverser une masse prédéterminée d’un produit alimentaire au moyen d’un système de pesée, le système de pesée comprenant au moins un moteur électrique pas à pas ayant un arbre de sortie et un organe de réception qui est solidaire en déplacement de l’arbre de sortie, le procédé comprenant les étapes suivantes: According to one feature of the apparatus, the latter comprises a food product storage tank and a mixing chamber intended to receive a predetermined mass of food product from the receiving member in the pouring position. The invention further relates to a method for weighing and dumping a predetermined mass of a food product by means of a weighing system, the weighing system comprising at least one electric stepper motor having an output shaft and a reception which is integral in movement with the output shaft, the method comprising the following steps:
- une étape de fourniture d’un produit alimentaire, - a stage of supplying a food product,
- une étape de déchargement d’une quantité de produit alimentaire sur ou dans l’organe de réception, - a step of unloading a quantity of food product on or in the receiving device,
- une étape de pesée du produit alimentaire consistant à : - a step of weighing the food product consisting of:
- - appliquer un couple résistant pour une masse prédéterminée du produit alimentaire, sur l’arbre de sortie par l’unité électronique de commande, - - apply a resistive torque for a predetermined mass of the food product, on the output shaft by the electronic control unit,
-- appliquer un couple statique sur l’arbre de sortie par l’organe de réception et le produit alimentaire qu’il contient ou retient, et -- apply a static torque to the output shaft by the receiving device and the food product it contains or retains, and
-- changer la position de l’arbre sortie du moteur électrique lorsque le couple statique est au moins égal au couple résistant. -- change the position of the output shaft of the electric motor when the static torque is at least equal to the resistive torque.
Le procédé comprend des étapes suivantes et/ou caractéristiques prises seules ou en combinaison : The method comprises the following steps and/or characteristics taken alone or in combination:
- le produit alimentaire comprend de la poudre de lait. - the food product comprises milk powder.
- une étape de déversement de la masse de produit alimentaire mesurée. - a step of pouring the mass of food product measured.
- l’unité électronique de commande pilote le moteur électrique. - the electronic control unit controls the electric motor.
Brève description des figures Brief description of figures
L’invention sera mieux comprise, et d’autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description explicative détaillée qui va suivre, de modes de réalisation de l’invention donnés à titre d’exemples purement illustratifs et non limitatifs, en référence aux dessins schématiques annexés dans lesquels : The invention will be better understood, and other aims, details, characteristics and advantages thereof will appear more clearly on reading the detailed explanatory description which follows, of embodiments of the invention given as purely illustrative and non-limiting examples, with reference to the appended schematic drawings in which:
[Fig. 1] La figure 1 est une vue de face d’un appareil destiné à délivrer une masse précise d’un produit alimentaire et à préparer une boisson avec cette masse précise selon l’invention ; [Fig. 1] Figure 1 is a front view of an apparatus intended to deliver a precise mass of a food product and to prepare a drink with this precise mass according to the invention;
[Fig. 2] La figure 2 est une vue en perspective d’un système de pesée d’une masse précise et déterminée d’un produit alimentaire selon l’invention ; [Fig. 2] Figure 2 is a perspective view of a weighing system of a precise and determined mass of a food product according to the invention;
[Fig. 3] La figure 3 illustre en perspective, sensiblement en-dessous, un exemple d’organe de réception du produit alimentaire selon l’invention ; [Fig. 3] Figure 3 illustrates in perspective, substantially below, an example of a receiving member of the food product according to the invention;
[Fig. 4] La figure 4 illustre en perspective, sensiblement au-dessus, un exemple d’organe de réception du produit alimentaire selon l’invention ; [Fig. 5] La figure 5 représente, suivant une vue en perspective, un exemple de moteur installé sur un châssis d’un système de pesée et des moyens de détection d’au moins une position de l’arbre de sortie du moteur selon l’invention ; [Fig. 4] Figure 4 illustrates in perspective, substantially above, an example of a receiving member of the food product according to the invention; [Fig. 5] Figure 5 shows, in a perspective view, an example of a motor installed on a frame of a weighing system and means for detecting at least one position of the output shaft of the motor according to the invention ;
[Fig. 6] La figure 6 est une vue en coupe transversale et en perspective d’un exemple de système de pesée selon l’invention ; [Fig. 6] Figure 6 is a cross-sectional perspective view of an example of a weighing system according to the invention;
[Fig. 7] La figure 7 représente une vue en coupe axiale du système de pesée avec un organe de réception dans une position de réception selon l’invention ; [Fig. 7] Figure 7 shows an axial sectional view of the weighing system with a receiving member in a receiving position according to the invention;
[Fig. 8] La figure 8 est une vue en coupe axiale du système de pesée avec un organe de réception dans la position de déversement selon l’invention ; [Fig. 8] Figure 8 is an axial sectional view of the weighing system with a receiving member in the dumping position according to the invention;
[Fig. 9] La figure 9 illustre de manière schématique et suivant une coupe axiale un autre mode de réalisation d’un organe de réception d’un système de pesée présentant la forme d’une paroi de réception pour fermer un réceptacle selon l’invention ; [Fig. 9] Figure 9 illustrates schematically and in axial section another embodiment of a receiving member of a weighing system having the form of a receiving wall for closing a receptacle according to the invention;
[Fig. 10] La figure 10 illustre de manière schématique et suivant une coupe axiale, un autre mode de réalisation d’un organe de réception d’un système de pesée présentant la forme d’une paroi de réception pour fermer un réceptacle selon l’invention ; [Fig. 10] Figure 10 illustrates schematically and in axial section, another embodiment of a receiving member of a weighing system having the form of a receiving wall for closing a receptacle according to the invention;
[Fig. 11] La figure 11 est vue en coupe partielle et transversale des moyens de détection de positions de l’arbre de sortie du moteur électrique du système de pesée selon l’invention ; et [Fig. 11] Figure 11 is a partial cross-sectional view of the position detection means of the output shaft of the electric motor of the weighing system according to the invention; and
[Fig. 12] La figure 12 représente les différentes étapes d’un procédé de pesée et de déversement d’une masse prédéterminée de produit alimentaire selon l’invention. [Fig. 12] Figure 12 shows the different steps of a process for weighing and pouring a predetermined mass of food product according to the invention.
Description détaillée de l’invention Detailed description of the invention
Sur la figure 1 est illustré un appareil 1 pour la préparation de boisson à base de produit alimentaire tel que de la poudre, du liquide, etc. Le produit alimentaire est de préférence, mais non limitativement de la poudre de lait infantile. L’appareil est particulièrement destiné à délivrer une masse précise du produit alimentaire pour préparer la boisson. In Figure 1 is illustrated an apparatus 1 for the preparation of drink based on food product such as powder, liquid, etc. The food product is preferably, but not exclusively, infant milk powder. The device is particularly intended to deliver a precise mass of the food product to prepare the drink.
L’appareil 1 comprend un bâti 2, un réservoir de stockage 3 de produit alimentaire et un réservoir d’eau (non représenté). Le bâti 2 a une base 5 qui est configurée pour recevoir un récipient 6 dans lequel la boisson est déversée. Le récipient 6 peut être un biberon. Le réservoir de stockage 3 de produit alimentaire est agencé au-dessus de la base 5 suivant un axe longitudinal X (ici vertical en référence au plan de la figure 1 et suivant une situation d’utilisation de l’appareil disposé sur une surface de travail). Le réservoir d’eau est agencé dans le présent exemple en aval de la base 5 suivant un premier axe transversal Y (ici horizontal et perpendiculaire au plan de la figure 1). Le premier axe transversal Y est perpendiculaire à l’axe longitudinal X. Afin de pouvoir peser et déverser une masse prédéterminée de produit alimentaire de manière précise pour la préparation de la boisson, l’appareil comprend un système de pesée 10 qui est décrit ultérieurement dans la présente description The device 1 comprises a frame 2, a food product storage tank 3 and a water tank (not shown). The frame 2 has a base 5 which is configured to receive a container 6 into which the drink is poured. The container 6 can be a bottle. The food product storage tank 3 is arranged above the base 5 along a longitudinal axis X (here vertical with reference to the plane of FIG. 1 and according to a situation of use of the device placed on a work surface ). The water reservoir is arranged in the present example downstream of the base 5 along a first transverse axis Y (here horizontal and perpendicular to the plane of FIG. 1). The first transverse axis Y is perpendicular to the longitudinal axis X. In order to be able to weigh and dump a predetermined mass of food product precisely for the preparation of the drink, the apparatus comprises a weighing system 10 which is described later in this description
La masse prédéterminée et précise de produit alimentaire est livrée dans une chambre de mélange 7 dans laquelle de l’eau à une température déterminée est injectée pour favoriser le mélange du produit alimentaire (ici de la poudre de lait et de l’eau. L’eau peut être injectée sous pression. La chambre de mélange 7 est agencée entre la base 5 et le système de pesée 10 suivant l’axe longitudinal X. La chambre de mélange 7 comprend une buse 8 destinée à délivrer la boisson et qui est disposée à distance de la base 5. La buse 8 est opposée à la base 5 suivant l’axe longitudinal X. La buse 8 s’étend suivant l’axe longitudinal depuis un fond de la chambre et en direction de la base. A cet effet, l’appareil 1 comprend un circuit hydraulique (non représenté) qui comprend une conduite comportant un orifice d’entrée relié au réservoir d’eau et un orifice de sortie relié à la chambre de mélange 7. Le circuit hydraulique comprend une pompe permettant l’extraction de l’eau du réservoir d’eau et sa circulation dans la conduite ainsi que des moyens de chauffage de l’eau. Ces moyens de chauffage sont disposés sur la conduite et sont agencés entre la pompe et la chambre de mélange 7. The predetermined and precise mass of food product is delivered to a mixing chamber 7 into which water at a determined temperature is injected to promote the mixing of the food product (here milk powder and water. water can be injected under pressure.The mixing chamber 7 is arranged between the base 5 and the weighing system 10 along the longitudinal axis X. The mixing chamber 7 comprises a nozzle 8 intended to deliver the drink and which is arranged to distance from the base 5. The nozzle 8 is opposite the base 5 along the longitudinal axis X. The nozzle 8 extends along the longitudinal axis from a bottom of the chamber and in the direction of the base. the device 1 comprises a hydraulic circuit (not shown) which comprises a pipe comprising an inlet orifice connected to the water tank and an outlet orifice connected to the mixing chamber 7. The hydraulic circuit comprises a pump allowing the extracting water from the water tank and its c circulation in the pipe as well as means of heating the water. These heating means are arranged on the pipe and are arranged between the pump and the mixing chamber 7.
Le système de pesée 10 est représenté sur la figure 2. Le système de pesée 10 est décrit dans une situation d’installation dans l’appareil avec un repère orthogonal X, Y, T. Le système de pesée 10 comprend un châssis 11 qui est disposé dans une enceinte 4 (représentée en pointillé) du bâti 2, l’enceinte étant située au-dessus de la chambre de mélange 7 suivant l’axe longitudinal X. Le châssis 11 comprend une plateforme 12 avec une première surface 13 définie dans un plan qui est orthogonal à l’axe longitudinal X. Le châssis 11 comprend des pieds 14 qui permettent de stabiliser la plateforme 12 et de maintenir la plateforme 12 à distance d’un fond de l’enceinte 4. Les pieds 14 sont dans le présent exemple au nombre de quatre. Chaque pied 14 est allongé suivant l’axe longitudinal entre une première extrémité 14a et une deuxième extrémité 14b. La première extrémité 14a porte une semelle 15 destinée à prendre appui sur le fond de l’enceinte 4 et la deuxième extrémité 14b est fixée sur la plateforme 12 au moyen d’organes de fixation. Pour cela, la plateforme 12 comprend des orifices 16 qui reçoivent chacun respectivement la deuxième extrémité 14b d’un pied 14. Les organes de fixation comprennent des écrous qui sont montés chacun en force dans un orifice 16 et dont le filetage interne coopère avec un filetage externe prévu à la deuxième extrémité 14b de chaque pied. Bien entendu, les organes de fixation peuvent comprendre d’autres organes de fixation tels que des goujons, des vis, de la colle, de la soudure, etc. Le réservoir de stockage 3 de produit alimentaire est avantageusement monté sur la plateforme 12. Le réservoir de stockage 3 détermine un volume de stockage pour stocker le produit alimentaire. La plateforme 12 comprend une ouverture 17 qui traverse la paroi de celle-ci de part et d’autre suivant l’axe longitudinal X. Le réservoir de stockage 3 comprend un orifice de déchargement (non représenté) qui débouche d’une part, dans le volume de stockage du réservoir de stockage et d’autre part, dans l’ouverture 17 de la plateforme 12. Avantageusement, des moyens d’obturation (non représentés) de l’orifice de déchargement sont prévus pour occuper une position d’ouverture et une position de fermeture de l’orifice de déchargement. Ces moyens d’obturation sont pilotés par une unité électronique de commande 18 (cf. figures 1 , 6 et 11 ). L’unité électronique est montée dans l’appareil 1 et en particulier sur le bâti 2. Les moyens d’obturation peuvent comprendre des portes qui pivotent autour d’un axe parallèle au plan de la première surface 13 de la plateforme 12 ou au moins une porte coulissant dans le plan de la première surface 13. Nous pouvons voir également qu’une trémie 19 s’étend, suivant l’axe longitudinal X, depuis une deuxième surface 20 (cf. figure 5) de la plateforme 12. L’ouverture 17 débouche dans la trémie 19 qui la prolonge. Dans le présent exemple, la trémie 19 présente une section transversale tronconique (dans le plan formé des axes longitudinal et premier axe transversal Y) qui rétrécit en direction d’un orifice de sortie 21 (cf. figures 5 et 8) de la trémie 19. L’orifice de sortie 21 de la trémie 19 est opposé (suivant l’axe longitudinal X) à l’ouverture 17 définie dans la plateforme 12. The weighing system 10 is shown in Figure 2. The weighing system 10 is described in a situation of installation in the device with an orthogonal mark X, Y, T. The weighing system 10 comprises a frame 11 which is disposed in an enclosure 4 (shown in dotted lines) of the frame 2, the enclosure being located above the mixing chamber 7 along the longitudinal axis X. The frame 11 comprises a platform 12 with a first surface 13 defined in a plane which is orthogonal to the longitudinal axis X. The frame 11 comprises feet 14 which make it possible to stabilize the platform 12 and to maintain the platform 12 at a distance from a bottom of the enclosure 4. The feet 14 are in the present example four in number. Each foot 14 is elongated along the longitudinal axis between a first end 14a and a second end 14b. The first end 14a carries a sole 15 intended to rest on the bottom of the enclosure 4 and the second end 14b is fixed to the platform 12 by means of fixing members. For this, the platform 12 comprises orifices 16 which each respectively receive the second end 14b of a foot 14. The fastening members comprise nuts which are each mounted in force in an orifice 16 and whose internal thread cooperates with external provided at the second end 14b of each foot. Of course, the fasteners may include other fasteners such as studs, screws, glue, solder, etc. The food product storage tank 3 is advantageously mounted on the platform 12. The storage tank 3 determines a storage volume for storing the food product. The platform 12 comprises an opening 17 which passes through the wall of the latter on either side along the longitudinal axis X. The storage tank 3 comprises an unloading orifice (not shown) which opens on the one hand, into the storage volume of the storage tank and on the other hand, in the opening 17 of the platform 12. Advantageously, closure means (not shown) of the unloading orifice are provided to occupy an open position and a closed position of the unloading port. These closure means are controlled by an electronic control unit 18 (cf. FIGS. 1, 6 and 11). The electronic unit is mounted in the device 1 and in particular on the frame 2. The closure means may comprise doors which pivot around an axis parallel to the plane of the first surface 13 of the platform 12 or at least a sliding door in the plane of the first surface 13. We can also see that a hopper 19 extends, along the longitudinal axis X, from a second surface 20 (cf. FIG. 5) of the platform 12. opening 17 opens into the hopper 19 which extends it. In the present example, the hopper 19 has a frustoconical cross-section (in the plane formed by the longitudinal axes and the first transverse axis Y) which narrows in the direction of an outlet orifice 21 (cf. FIGS. 5 and 8) of the hopper 19 The outlet orifice 21 of the hopper 19 is opposite (along the longitudinal axis X) to the opening 17 defined in the platform 12.
En référence aux figures 2, 3 et 4, le système de pesée 10 comprend un organe de réception 22 du produit alimentaire alimenté par le réservoir de stockage 3. Cet organe de réception 22 est mobile suivant un axe de déplacement entre une position de réception du produit alimentaire et une position de déversement du produit alimentaire. Ici, l’organe de réception 22 se déplace suivant une rotation autour de l’axe de déplacement. L’organe de réception 22, présente avantageusement, mais non limitativement la forme d’un godet. Cette forme de godet permet de mieux contrôler la réception du produit alimentaire et le contenu. En particulier, l’organe de réception 22 comprend une paroi de réception 23, deux cloisons latérales 24 qui s’étendent depuis les bords latéraux de la paroi de réception 23 et une cloison amont 25 s’élevant depuis un bord amont de la paroi de réception 23. La paroi de réception 23 est ici le fond de l’organe de réception et est courbée. Les cloisons latérales 24 sont opposées suivant un deuxième axe transversal T et comprennent des surfaces internes 24a définies dans des plans sensiblement parallèles. Les termes « amont » et « aval » sont définis par rapport au premier axe transversal Y. Les surfaces internes 24a sont en regard l’une de l’autre. La cloison amont 25 est également reliée aux bords amont des cloisons latérales 24. La cloison amont 25 comprend une surface interne 25a définie dans un plan qui est perpendiculaire au plan des surfaces internes 24a de cloisons latérales 24. La cloison amont 25, les deux cloisons latérales 24 et la paroi de réception 23 de forme un volume de réception d’une quantité de produit alimentaire. Au moins la cloison amont 25 et les cloisons latérales 24 comprennent chacun un bord libre 26 délimitant une ouverture 27 débouchant dans le volume de réception de l’organe de réception 22. La paroi de réception 23 comprend une surface interne 23a courbée et concave qui est orientée vers l’ouverture 27 du godet. La surface interne 23 fait office de surface de réception du produit alimentaire. Referring to Figures 2, 3 and 4, the weighing system 10 comprises a receiving member 22 for the food product supplied by the storage tank 3. This receiving member 22 is movable along an axis of movement between a receiving position of the food product and a food product dumping position. Here, the receiving member 22 moves following a rotation around the axis of movement. The receiving member 22 advantageously, but not exclusively, has the shape of a bucket. This cup shape allows better control of the reception of the food product and the contents. In particular, the receiving member 22 comprises a receiving wall 23, two lateral partitions 24 which extend from the side edges of the receiving wall 23 and an upstream partition 25 rising from an upstream edge of the wall of reception 23. The reception wall 23 is here the bottom of the reception member and is curved. The side partitions 24 are opposite along a second transverse axis T and include internal surfaces 24a defined in substantially parallel planes. The terms “upstream” and “downstream” are defined with respect to the first transverse axis Y. The internal surfaces 24a face each other. The upstream partition 25 is also connected to the upstream edges of the side partitions 24. The upstream partition 25 comprises an internal surface 25a defined in a plane which is perpendicular to the plane of the internal surfaces 24a of the lateral partitions 24. The upstream partition 25, the two lateral partitions 24 and the receiving wall 23 form a receiving volume of a quantity of foodstuff. At least the upstream partition 25 and the lateral partitions 24 each comprise a free edge 26 delimiting an opening 27 opening out into the reception volume of the reception member 22. The reception wall 23 comprises a curved and concave internal surface 23a which is oriented towards the opening 27 of the bucket. The inner surface 23 acts as a receiving surface for the food product.
Sur les figures 2, 5 et 6, le système de pesée 10 comprend un moteur électrique 30 destiné à entraîner le déplacement de l’organe de réception 22 entre la position de réception et la position de déversement. Le moteur électrique 30 est porté par le châssis 11 comme cela est illustré. Le châssis 11 comprend un logement 31 (et. figure 6) dans lequel le moteur est agencé de manière amovible. Plus précisément illustré sur la figure 6, le châssis 11 comprend une paroi de support 32 qui s’étend depuis la deuxième surface 20 de la plateforme 12 suivant l’axe longitudinal X. La paroi de support 32 comprend une surface interne 32a qui est définie dans un plan qui est perpendiculaire au deuxième axe transversal T. Des saillies 33 s’étendent depuis la surface interne 32a de la paroi de support 32 et délimitent au moins en partie le logement 31 apte à recevoir le moteur électrique 30. Ces saillies 33 présentent une section (suivant un plan XY (formé de l’axe longitudinal X et du premier axe transversal Y) circulaire et forment ensemble une paroi cylindrique d’axe parallèle au deuxième axe transversal T. Dans le présent exemple, il y a trois saillies 33. De manière alternative, une seule paroi cylindrique s’étend depuis la surface interne 33a de la paroi de support 32. In Figures 2, 5 and 6, the weighing system 10 comprises an electric motor 30 intended to drive the movement of the receiving member 22 between the receiving position and the dumping position. Electric motor 30 is carried by frame 11 as shown. The frame 11 comprises a housing 31 (and. Figure 6) in which the motor is arranged in a removable manner. More specifically illustrated in Figure 6, the frame 11 includes a support wall 32 which extends from the second surface 20 of the platform 12 along the longitudinal axis X. The support wall 32 includes an internal surface 32a which is defined in a plane which is perpendicular to the second transverse axis T. Projections 33 extend from the internal surface 32a of the support wall 32 and at least partially delimit the housing 31 capable of receiving the electric motor 30. These projections 33 have a circular section (along a plane XY (formed by the longitudinal axis X and the first transverse axis Y) and together form a cylindrical wall with an axis parallel to the second transverse axis T. In the present example, there are three projections 33 Alternatively, a single cylindrical wall extends from the inner surface 33a of the support wall 32.
En référence aux figures 3, 4 et 6, le moteur électrique 30 comprend un arbre de sortie 34 ayant un axe de déplacement A qui est parallèle au deuxième axe transversal T. L’organe de réception 22 est solidaire en déplacement de l’arbre de sortie 34 du moteur.Referring to Figures 3, 4 and 6, the electric motor 30 comprises an output shaft 34 having an axis of movement A which is parallel to the second transverse axis T. The receiving member 22 is integral in movement with the shaft of motor output 34.
A cet effet et comme représenté sur les figures 3 et 4, l’organe de réception 22 comprend des moyens de liaison 35 à l’arbre de sortie 34 du moteur 30. Dans le présent exemple, l’organe de réception 22 comprend deux ailes latérales 36 qui prolongent vers l’aval les cloisons latérales 24. Les ailes latérales 36 s’étendent sensiblement suivant le premier axe transversal Y. Chaque aile latérale 36 comprend une surface interne 36a qui est définie dans un plan perpendiculaire au deuxième axe transversal T. Les surfaces internes 36a des deux ailes latérales 36 sont en regard l’une de l’autre. Les moyens de liaison 35 comprennent un tube 37 creux qui s’étend entre les deux ailes latérales 36 de l’organe de réception 22. Un arbre d’entraînement 38 est couplé à l’arbre de sortie 34 du moteur 30 et est solidaire en déplacement de l’arbre de sortie 34. L’arbre d’entraînement 38 est coaxial avec l’axe de déplacement A. L’arbre d’entraînement 38 est solidarisé à l’organe de réception 22 de sorte que celui-ci se déplace simultanément avec l’arbre 38. En particulier, l’arbre d’entraînement 38 est agencé à l’intérieur du tube 37 creux. L’arbre d’entrainement 38 présente un diamètre sensiblement égal au diamètre interne du tube 37 creux. Suivant une alternative non représentée, les moyens de liaison 35 comprennent des oreilles reliées à la paroi de réception 23 et chaque oreille comprend des trous traversant suivant le deuxième axe transversal T. L’arbre d’entraînement 38 traverse les oreilles et est solidaire de celles-ci de manière à pouvoir entraîner le déplacement de l’organe de réception. To this end and as shown in Figures 3 and 4, the receiving member 22 comprises means 35 for connecting to the output shaft 34 of the motor 30. In the present example, the receiving member 22 comprises two wings lateral 36 which extend the lateral partitions 24 downstream. The lateral wings 36 extend substantially along the first transverse axis Y. Each lateral wing 36 comprises an internal surface 36a which is defined in a plane perpendicular to the second transverse axis T. The internal surfaces 36a of the two side wings 36 face each other. The connecting means 35 comprise a hollow tube 37 which extends between the two lateral flanges 36 of the receiving member 22. A drive shaft 38 is coupled to the output shaft 34 of the motor 30 and is fixed in movement to the output shaft 34. The drive shaft 38 is coaxial with the axis of movement A. The drive shaft 38 is fixed to the receiving member 22 so that it moves simultaneously with the shaft 38. In particular, the drive shaft 38 is arranged inside the hollow tube 37. The drive shaft 38 has a diameter substantially equal to the internal diameter of the hollow tube 37. According to an alternative not shown, the connecting means 35 comprise ears connected to the receiving wall 23 and each ear comprises through holes along the second transverse axis T. The drive shaft 38 passes through the ears and is integral with those -C so as to be able to cause the movement of the receiving member.
Le moteur électrique 30 est un moteur pas à pas rotatif ou un moteur pas à pas linéaire. L’utilisation d’un moteur pas-à-pas est très économique. Dans le présent exemple le moteur 30 est un moteur pas à pas rotatif. L’arbre de sortie 34 effectue une rotation autour de l’axe de déplacement A. De même, l’organe de réception 22 pivote autour de cet axe de déplacement A. Un moteur pas à pas permet une rotation maîtrisée et précise de l’arbre de sortie et est simple à piloter. Le moteur pas à pas comprend au moins un rotor et un stator. Le rotor est couplé à l’arbre de sortie 34. Le stator porte au moins deux bobines électriques ou électroaimants qui produisent un champ magnétique. Le champ magnétique est engendré par un courant qui apparaît lors de l’alimentation du moteur par une tension prédéterminée. La direction d’un champ magnétique circulant dans les bobines des stators entraînent la rotation du rotor. L’arbre de sortie 34 du moteur électrique 30 tourne d’un angle constant en réponse à chaque impulsion électrique permettant que celui-ci adopte différentes positions angulaires qui sont dénommées pas. Le moteur 30 peut avoir un nombre déterminé de pas. L’angle peut être compris entre 0,9° et 45°. L’arbre de sortie 34 du moteur peut réaliser entre 8 et 400 pas par tour selon les moteurs. The electric motor 30 is a rotary stepper motor or a linear stepper motor. The use of a stepper motor is very economical. In the present example the motor 30 is a rotary stepper motor. The output shaft 34 performs a rotation around the axis of movement A. Similarly, the receiving member 22 pivots around this axis of movement A. A stepper motor allows controlled and precise rotation of the output shaft and is simple to drive. The stepper motor includes at least one rotor and one stator. The rotor is coupled to the output shaft 34. The stator carries at least two electric coils or electromagnets which produce a magnetic field. The magnetic field is generated by a current which appears when the motor is supplied with a predetermined voltage. The direction of a magnetic field flowing in the coils of the stators causes the rotation of the rotor. The output shaft 34 of the electric motor 30 rotates through a constant angle in response to each electric pulse allowing it to adopt different angular positions which are called pitches. The motor 30 can have a determined number of steps. The angle can be between 0.9° and 45°. The output shaft 34 of the motor can achieve between 8 and 400 steps per revolution depending on the motors.
Le moteur électrique 30 pas à pas peut comprendre un moteur pas à pas à aimants permanents, un moteur pas à pas à réluctance variable ou un moteur pas à pas hybride. De préférence, le moteur électrique 30 est un moteur pas à pas hybride ou à aimants permanents avec une réluctance constante. Le moteur pas à pas hybride comprend des aimants permanents et permet d’augmenter le couple réluctant en comparaison d’un moteur pas à pas sans aimants permanents. Le moteur hybride présente un meilleur rendement et a un besoin en courant moins important pour obtenir le même couple. Le moteur 30 est relié à l’unité électronique de commande 18 destinée à piloter ce dernier. L’unité électronique de commande 18 permet d’alimenter également le moteur 30. L’unité électronique de commande 18 comprend pour cela un module d’alimentation destiné à alimenter le moteur électrique en tension et un module de pilotage de la rotation de l’arbre de sortie 34 du moteur électrique. L’unité électronique de commande 18 est reliée à une source d’énergie électrique tel que le réseau domestique par exemple par des câbles électriques de l’appareil 1 (non représentés). The electric stepper motor 30 may comprise a permanent magnet stepper motor, a variable reluctance stepper motor or a hybrid stepper motor. Preferably, the electric motor 30 is a hybrid or permanent magnet stepper motor with a constant reluctance. The hybrid stepper motor includes permanent magnets and allows an increase in the reluctant torque compared to a stepper motor without permanent magnets. The hybrid motor has better efficiency and needs less current to obtain the same torque. The motor 30 is connected to the electronic control unit 18 intended to control the latter. The electronic control unit 18 also makes it possible to supply the motor 30. The electronic control unit 18 therefore comprises a supply module intended to supply the electric motor with voltage and a module for controlling the rotation of the output shaft 34 of the electric motor. The electronic control unit 18 is connected to a source of electrical energy such as the domestic network, for example by electrical cables from the device 1 (not shown).
La figure 7 illustre l’organe de réception 22 dans la position de réception. Dans cette position, l’organe de réception 22 est configuré pour contenir ou retenir une masse déterminée du produit alimentaire. L’organe de réception 22 est bien entendu vide. Dans cette position, la surface de réception (surface interne 23a) de l’organe de réception 22 est sensiblement en regard de l’ouverture 17 par laquelle le produit alimentaire est destiné à tomber par gravité dans l’organe de réception 22. Dans cet exemple, le bord libre est défini dans un plan perpendiculaire à l’axe longitudinal et ce plan est parallèle à un plan P1 passant par l’axe de déplacement A de l’arbre se sortie 34. Plus précisément encore, le centre de gravité CGV de l’organe de réception 22 vide est définie dans le plan P1 passant par l’axe de déplacement de l’arbre de sortie 34. Nous considérons que le plan P1 est horizontal et perpendiculaire à l’axe longitudinal X dans la situation d’installation du système de pesée 10 dans l’appareil 1 . Le centre de gravité CGV de l’organe de réception 22 est déterminé par le barycentre des éléments qui le constituent. Ici le barycentre de l’organe de réception 22 est égal au centre de gravité CGV. Figure 7 illustrates the receiving member 22 in the receiving position. In this position, the receiving member 22 is configured to contain or retain a determined mass of the food product. The receiving member 22 is of course empty. In this position, the receiving surface (internal surface 23a) of the receiving member 22 is substantially opposite the opening 17 through which the food product is intended to fall by gravity into the receiving member 22. In this example, the free edge is defined in a plane perpendicular to the longitudinal axis and this plane is parallel to a plane P1 passing through the axis of displacement A of the output shaft 34. More precisely still, the center of gravity CGV of the empty receiving member 22 is defined in the plane P1 passing through the axis of movement of the output shaft 34. We consider that the plane P1 is horizontal and perpendicular to the longitudinal axis X in the situation of installation of the weighing system 10 in the device 1 . The CGV center of gravity of the receiving member 22 is determined by the barycenter of the elements that constitute it. Here the center of gravity of the receiving member 22 is equal to the center of gravity CGV.
La figure 8 illustre l’organe de réception 22 dans la position de déversement. Dans la position de déversement, l’organe de réception 22 est configuré pour laisser tomber cette masse déterminée. Dans la position de déversement, la surface de réception (surface interne 23a) est à distance de l’ouverture 17. La paroi de réception 23 est en regard et ici sensiblement en contact avec la deuxième surface 20 de la plateforme 12. Nous voyons sur cette figure que l’organe de réception 22 a pivoté, selon l’axe de déplacement A, d’un angle de déversement sensiblement de 180° par rapport au plan P1 horizontal passant par l’axe de déplacement. L’angle de déversement est compris entre 0° et 180°. De manière avantageusement l’angle de déversement est compris entre 60° et 135°. Figure 8 illustrates the receiving member 22 in the dumping position. In the dumping position, the receiving member 22 is configured to drop this determined mass. In the dumping position, the receiving surface (internal surface 23a) is at a distance from the opening 17. The receiving wall 23 is facing and here substantially in contact with the second surface 20 of the platform 12. We see on this figure that the receiving member 22 has pivoted, along the axis of displacement A, by a tilt angle of substantially 180° with respect to the horizontal plane P1 passing through the axis of displacement. The tilt angle is between 0° and 180°. Advantageously, the tilt angle is between 60° and 135°.
Dans un mode de réalisation, le système de pesée 10 comprends un dispositif vibrant (non représenté) destiné à permettre le déversement total du produit alimentaire (ou nettoyage) de l’organe de réception 22 dans la position de déversement. Ce dispositif vibrant est particulièrement avantageux lorsque l’angle de pivotement est inférieur à 170° par rapport au plan P1 horizontal. Le dispositif vibrant est relié électriquement à l’unité électronique de commande 18 qui le pilote lorsque celle-ci est informée de la position de déversement. In one embodiment, the weighing system 10 comprises a vibrating device (not shown) intended to allow the total discharge of the food product (or cleaning) from the receiving member 22 in the discharge position. This vibrating device is particularly advantageous when the pivot angle is less than 170° relative to the horizontal plane P1. The vibrating device is electrically connected to the electronic control unit 18 which drives it when the latter is informed of the dumping position.
Suivant un autre mode de réalisation représenté de manière schématique sur la figure 9, l’organe de réception 22 comprend la paroi de réception 23’ qui est solidaire en déplacement de l’arbre de sortie 34 du moteur électrique 30. La paroi de réception 23’ est destinée à fermer ou obturer un réceptacle 47 qui est également solidaire en déplacement de l’arbre de sortie 34 du moteur 30. La paroi de réception 23’ porte la surface de réception 23a qui est destinée à recevoir le produit alimentaire tombant par gravité du réservoir de stockage 3 et pour la pesée de la masse du produit alimentaire comme décrit ci-après. Le réceptacle 47 reçoit le produit alimentaire après déplacement de la paroi de réception 23’ dans la position de déversement une fois que la quantité de produit alimentaire a été pesée. Plus précisément, la paroi de réception 23’ est solidaire en rotation d’arbre de sortie 34 du moteur 30. La paroi de réception 23’ peut être liée directement à l’arbre de sortie 34 via des moyens de liaison 35 (oreilles, tubes creux) ou peut être liée à l’arbre d’entraînement 38 (via les moyens de liaison 35) qui est couplé à l’arbre de sortie 34. Le réceptacle 47 présente une ouverture 47a qui est délimitée par des parois 47b et un fond 47c depuis lequel s’élèvent les parois 47b. La paroi de réception 23’ est agencée au niveau de l’ouverture 47a pour fermer le réceptacle 47. La paroi de réception 23’ présente également des dimensions sensiblement égales à celles de l’ouverture 47 tout en permettant son basculement à l’intérieur du réceptacle 47 lorsque la masse de produit alimentaire est atteinte. Le réceptacle 47 est disposé au-dessus de la chambre de mélange 7 suivant l’axe longitudinal X. Le centre de gravité CGV de l’organe de réception 22 est défini dans le plan P1 horizontal passant par l’axe de déplacement A de l’arbre de sortie 34. Le centre de gravité CGV de l’organe de réception correspond au barycentre de la paroi de réception 23’. Dans cet exemple, la surface de réception 23a est plane. Toutefois, la surface de réception 23a pourrait présenter une forme concave pour mieux retenir le produite alimentaire. Une telle configuration permet de mesurer de plus grande quantité de produit alimentaire. According to another embodiment represented schematically in FIG. 9, the receiving member 22 comprises the receiving wall 23' which is integral in movement with the output shaft 34 of the electric motor 30. The receiving wall 23 'is intended to close or block a receptacle 47 which is also integral in movement with the output shaft 34 of the motor 30. The receiving wall 23' carries the receiving surface 23a which is intended to receive the food product falling by gravity of the storage tank 3 and for weighing the mass of the food product as described below. The receptacle 47 receives the food product after moving the receiving wall 23' into the pouring position once the quantity of food product has been weighed. More precisely, the receiving wall 23' is integral in rotation with the output shaft 34 of the motor 30. The receiving wall 23' can be linked directly to the output shaft 34 via connecting means 35 (ears, tubes hollow) or can be connected to the drive shaft 38 (via the connecting means 35) which is coupled to the output shaft 34. The receptacle 47 has an opening 47a which is delimited by walls 47b and a bottom 47c from which rise the walls 47b. The receiving wall 23' is arranged at the level of the opening 47a to close the receptacle 47. The receiving wall 23' also has dimensions substantially equal to those of the opening 47 while allowing its tilting inside the receptacle 47 when the mass of food product is reached. The receptacle 47 is arranged above the mixing chamber 7 along the longitudinal axis X. The center of gravity CGV of the receiving member 22 is defined in the horizontal plane P1 passing through the axis of displacement A of the 'output shaft 34. The CGV center of gravity of the receiving member corresponds to the center of gravity of the receiving wall 23'. In this example, the receiving surface 23a is flat. However, the receiving surface 23a could have a concave shape to better retain the food product. Such a configuration makes it possible to measure a greater quantity of food product.
L’organe de réception 22 est réalisé dans un matériau polymère ou un matériau composite avec une matrice polymère. Un exemple de matériau est un Polycarbonate (PC) ou Acrylonitrile Butadiène Styrène (ABS) ou un mélange de ceux-ci. Ces matériaux polymères ont pour avantage d’être très légers tout en étant robustes. Le matériau peut encore être un Polypropylène (PP), un Polyoxyméthylène (POM), un Polyamide (PA), etc. De manière générale, un moteur électrique 30 pas à pas est soumis à un couple résistant (ou couple réluctant) et un couple synchrone. Le couple réluctant résulte de la résistance au passage d’un flux magnétique dans les stator et rotor. Le moteur électrique 30 est alimenté avec une tension prédéterminée pour maintenir chaque position angulaire. Cette tension prédéterminée est fonction du couple résistant appliqué sur l’arbre de sortie 34 du moteur électrique 30. The receiving member 22 is made of a polymer material or a composite material with a polymer matrix. An example of a material is Polycarbonate (PC) or Acrylonitrile Butadiene Styrene (ABS) or a mixture thereof. These polymer materials have the advantage of being very light while being robust. The material can also be a Polypropylene (PP), a Polyoxymethylene (POM), a Polyamide (PA), etc. In general, a stepper electric motor is subjected to a resistive torque (or reluctant torque) and a synchronous torque. The reluctant torque results from the resistance to the passage of a magnetic flux in the stator and rotor. The electric motor 30 is supplied with a predetermined voltage to maintain each angular position. This predetermined voltage is a function of the resistive torque applied to the output shaft 34 of the electric motor 30.
Le système de pesée 10 est configuré pour déterminer la masse du produit alimentaire en faisant décrocher le moteur c’est-à-dire de déclencher le changement de pas ou le pivotement angulaire alors que couple résistant est appliqué sur l’arbre de sortie 34 par l’unité électronique de commande 18. Pour cela, le système de pesée 10 est configuré de manière à ce que, dans ladite position de réception, l’organe de réception 22 et le produit alimentaire qu’il contient ou retient, appliquent un couple statique sur l’arbre de sortie 34, et que l’unité électronique de commande 18 est configurée de manière à appliquer un couple résistant sur l’arbre de sortie 34. De la sorte, lorsque le couple statique est au moins égal au couple résistant, le moteur électrique 30 (l’arbre de sortie 34) change de position. En particulier, le couple résistant correspond à une masse prédéterminée du produit alimentaire. Cette masse prédéterminée est celle qui doit être déversée dans la chambre de mélange 7 pour préparer la boisson. The weighing system 10 is configured to determine the mass of the food product by stalling the motor, that is to say to trigger the change of pitch or the angular pivoting while resistive torque is applied to the output shaft 34 by the electronic control unit 18. For this, the weighing system 10 is configured so that, in said receiving position, the receiving member 22 and the food product that it contains or retains, apply a torque static on the output shaft 34, and that the electronic control unit 18 is configured so as to apply a resistive torque to the output shaft 34. In this way, when the static torque is at least equal to the resistive torque , the electric motor 30 (the output shaft 34) changes position. In particular, the resistant torque corresponds to a predetermined mass of the food product. This predetermined mass is that which must be poured into the mixing chamber 7 to prepare the drink.
Nous comprenons également que le contrôle du couple synchrone du moteur électrique 30 (et de l’unité électronique) du système de pesée, permet l’adaptabilité de la pesée du produit alimentaire. En d’autres termes, il est possible de modifier la valeur masse à déterminer. En effet pour certains systèmes de pesée qui utilisent des grandeurs dimensionnelles, la masse à déterminée est fixe. Un tel système de pesée est également beaucoup plus précis qu’un système utilisant des grandeurs dimensionnelles. We also understand that the control of the synchronous torque of the electric motor 30 (and of the electronic unit) of the weighing system, allows the adaptability of the weighing of the food product. In other words, it is possible to modify the mass value to be determined. In fact, for certain weighing systems which use dimensional quantities, the mass to be determined is fixed. Such a weighing system is also much more accurate than a system using dimensional quantities.
La valeur de la masse prédéterminée est comprise en 3g et 100g. De préférence, la valeur est de 8g. The value of the predetermined mass is between 3g and 100g. Preferably, the value is 8g.
Suivant la figure 7, l’organe de réception 22 est configuré de manière que le produit alimentaire 39, ici la poudre de lait, après déchargement (du réservoir de stockage 3) forme un talus dans ou sur l’organe de réception 22. La masse prédéterminée de produit alimentaire 39 et l’organe de réception 22 présentent un centre de gravité CGP qui est situé à une distance d prédéterminée de l’axe de déplacement A. La distance d est quasi constante. Le centre de gravité CGP de l’ensemble est disposé en-dessous du centre de gravité (CGV) de l’organe de réception 22 et en-dessous du plan P1 horizontal suivant l’axe longitudinal X. La distance d multipliée par le poids de la masse de l’ensemble (formé par la masse de produit alimentaire et celle de l’organe de réception), ramené au centre de gravité CGP constituent un moment mécanique appliqué à l’arbre de sortie 34 du moteur 30. Le moment devient le couple statique appliqué sur l’arbre de sortie 34 du moteur 30. According to Figure 7, the receiving member 22 is configured so that the food product 39, here the milk powder, after unloading (from the storage tank 3) forms a slope in or on the receiving member 22. The predetermined mass of food product 39 and the receiving member 22 have a center of gravity CGP which is located at a predetermined distance d from the axis of displacement A. The distance d is almost constant. The CGP center of gravity of the assembly is arranged below the center of gravity (CGV) of the receiving member 22 and below the following horizontal plane P1 the longitudinal axis X. The distance d multiplied by the weight of the mass of the assembly (formed by the mass of food product and that of the receiving member), brought back to the center of gravity CGP constitute a mechanical moment applied to the output shaft 34 of the motor 30. The moment becomes the static torque applied to the output shaft 34 of the motor 30.
Suivant un exemple de réalisation représenté sur la figure 10, l’organe de réception 22 (avec la paroi de réception 23’) définit un fléau présentant un angle par rapport à un plan horizontal passant par l’axe de déplacement A du moteur 30. En d’autres termes, l’organe de réception 22 est monté sur l’arbre de sortie 34 suivant un angle d’avance a (alpha) prédéterminé. Cet angle a est compris entre 1 ,8° et 8°. Comme cela est illustré, un talus de poudre de lait est disposé sur la surface de réception 23a de la paroi de réception 23’. Le centre de gravité CGT du produit alimentaire en forme de talus est disposé au-dessus de la surface de réception 23a. Le point d’application de la force F exercée par le talus est défini sur la surface de réception 23a et passe par le centre de gravité CGV’ de l’organe de réception 22. L’organe de réception 22 est relié à l’arbre de sortie 34 de manière que le centre de gravité de l’ensemble CGP (poudre et organe de réception 22) se trouve au- dessus du plan P1 horizontal passant par l’axe de déplacement du moteur. Le centre de gravité CGP est défini dans un plan passant par l’axe de déplacement A qui forme l’angle d’avance a avec le plan P1. De la sorte lorsque le moteur décroche, le couple statique augmente plutôt qu’il ne diminue. Le moment ( F *d*cos (a)) augmente sans pour autant augmenter la masse du produit alimentaire. Un tel agencement permet d’améliorer la sensibilité du système de pesée. According to an exemplary embodiment shown in Figure 10, the receiving member 22 (with the receiving wall 23 ') defines a beam having an angle relative to a horizontal plane passing through the axis of movement A of the motor 30. In other words, the receiving member 22 is mounted on the output shaft 34 according to a predetermined advance angle a (alpha). This angle a is between 1.8° and 8°. As shown, a berm of milk powder is disposed on the receiving surface 23a of the receiving wall 23'. The center of gravity CGT of the slope-shaped food product is disposed above the receiving surface 23a. The point of application of the force F exerted by the embankment is defined on the receiving surface 23a and passes through the center of gravity CGV' of the receiving member 22. The receiving member 22 is connected to the shaft output 34 so that the center of gravity of the CGP assembly (powder and receiving member 22) is above the horizontal plane P1 passing through the axis of movement of the engine. The center of gravity CGP is defined in a plane passing through the axis of displacement A which forms the angle of advance a with the plane P1. In this way, when the motor stalls, the static torque increases rather than decreases. The moment (F * d * cos(a)) increases without increasing the mass of the food product. Such an arrangement makes it possible to improve the sensitivity of the weighing system.
En référence aux figures 5 et 11 , le système de pesée 10 comprend des moyens de détection 40 aptes à détecter au moins une position angulaire de l’arbre de sortie 34 du moteur électrique 30. Les moyens de détection 40 sont reliés à l’unité électronique de commande 18 qui est configurée pour agir sur le moteur 30 en cas de détection d’un changement de pas ou de position angulaire du moteur. Les moyens de détection 40 comprennent un émetteur d’un faisceau lumineux (visible ou non visible) et un récepteur du faisceau lumineux. Le récepteur est disposé en regard de l’émetteur. L’émetteur et le récepteur sont reliés à l’unité électronique de commande 18. Dans le présent exemple, les moyens de détection comprennent une fourche optique 41 comportant une première patte 41a sur laquelle est monté l’émetteur et une deuxième patte 41b sur laquelle est monté le récepteur. Le faisceau lumineux peut être un faisceau infrarouge. Les moyens de détection 40 comprennent un organe d’obstacle 42 qui est solidaire de l’arbre de sortie 34. Cet organe d’obstacle 42 est destiné à venir s’intercaler sur le trajet du faisceau lumineux en fonction de la position angulaire de l’arbre de sortie 34. Dans l’exemple représenté, l’organe d’obstacle 42 comprend un disque d’axe central coaxial avec l’axe de déplacement A de l’arbre de sortie 34 et solidaire en rotation de l’arbre de sortie 34. De la sorte, lorsque le moteur 30 décroche (le moteur change de pas), le disque pivote en même temps que l’arbre de sortie 34. Le disque comprend au moins une première fente 43 qui s’étend radialement depuis la périphérie 44 du disque vers l’axe central du disque. La fente 43 est destinée à être traversée par le faisceau lumineux (tel que représenté en pointillé sur la figure 11 ). A cet effet, la première patte 41 a et la deuxième patte 41 b s’étendent respectivement de part et d’autre d’une portion du disque 42 suivant l’axe transversal T. La fourche optique 41 est installée dans un logement 45 qui est formé dans la plateforme 12 du châssis 11. Le logement 45 débouche sur la première surface 13 et sur la deuxième surface 20 de la plateforme. Une portion du disque s’étend à travers le logement 45 et transversalement entre l’émetteur et le récepteur. L’organe d’obstacle 42, ici le disque, est facile à installer et n’introduit aucun couple parasite sur l’arbre de sortie 34 du moteur. De manière alternative, l’organe d’obstacle 42 comprend une came. En particulier, lorsque la fente est traversée par le faisceau lumineux, l’unité électronique de commande 18 commande le maintien de la position de l’arbre de sortie 34 du moteur par application du couple résistant. Dans ce cas, l’organe de réception 22 est alimenté par du produit alimentaire. Lorsque le faisceau lumineux est interrompu cela signifie que le faisceau lumineux balaie une surface pleine du disque et que l’arbre de sortie 34 a pivoté d’au moins un pas (première position angulaire). Dans ce cas, l’unité électronique de commande 18 pilote l’arbre de sortie 34 pour entraîner l’organe de réception 22 dans la position de déversement. With reference to FIGS. 5 and 11, the weighing system 10 comprises detection means 40 capable of detecting at least one angular position of the output shaft 34 of the electric motor 30. The detection means 40 are connected to the unit control electronics 18 which is configured to act on the motor 30 in the event of detection of a change in pitch or angular position of the motor. The detection means 40 comprise an emitter of a light beam (visible or not visible) and a receiver of the light beam. The receiver is arranged facing the transmitter. The transmitter and the receiver are connected to the electronic control unit 18. In the present example, the detection means comprise an optical fork 41 comprising a first lug 41a on which the transmitter is mounted and a second lug 41b on which is mounted the receiver. The light beam may be an infrared beam. The detection means 40 comprise an obstacle member 42 which is integral with the output shaft 34. This obstacle member 42 is intended to be inserted in the path of the beam light depending on the angular position of the output shaft 34. In the example shown, the obstacle member 42 comprises a central axis disk coaxial with the axis of movement A of the output shaft 34 and integral in rotation with the output shaft 34. In this way, when the motor 30 stalls (the motor changes pitch), the disc pivots at the same time as the output shaft 34. The disc comprises at least a first slot 43 which extends radially from the periphery 44 of the disc towards the central axis of the disc. Slot 43 is intended to be crossed by the light beam (as shown in dotted lines in FIG. 11). To this end, the first leg 41a and the second leg 41b extend respectively on either side of a portion of the disc 42 along the transverse axis T. The optical fork 41 is installed in a housing 45 which is formed in the platform 12 of the frame 11. The housing 45 opens onto the first surface 13 and onto the second surface 20 of the platform. A portion of the disk extends through the housing 45 and transversely between the transmitter and the receiver. The obstacle member 42, here the disk, is easy to install and does not introduce any parasitic torque on the output shaft 34 of the motor. Alternatively, the obstacle member 42 comprises a cam. In particular, when the slit is traversed by the light beam, the electronic control unit 18 controls the maintaining of the position of the output shaft 34 of the motor by application of the resistive torque. In this case, the receiving member 22 is supplied with food product. When the light beam is interrupted, this means that the light beam scans a solid surface of the disk and that the output shaft 34 has pivoted by at least one step (first angular position). In this case, the electronic control unit 18 drives the output shaft 34 to drive the receiving member 22 into the dumping position.
Les moyens de détection 40 sont aptes à détecter une autre position angulaire (deuxième position) de l’arbre de sortie 34 du moteur électrique 30. De manière avantageuse, le disque comprend une deuxième fente 46 visible sur la figure 6 destinée à permettre la détection de la deuxième position de l’arbre de sortie 34 et en particulier de l’organe de réception 22. La première fente 43 et la deuxième fente 46 sont disposées à 180° l’une de l’autre. Cette deuxième fente 46 fait office d’élément de détection de fin de course de l’organe de réception 22 dans la position de déversement. The detection means 40 are capable of detecting another angular position (second position) of the output shaft 34 of the electric motor 30. Advantageously, the disk comprises a second slot 46 visible in FIG. 6 intended to allow the detection of the second position of the output shaft 34 and in particular of the receiving member 22. The first slot 43 and the second slot 46 are arranged at 180° to each other. This second slot 46 acts as an end-of-travel detection element for the receiving member 22 in the dumping position.
Nous allons maintenant décrire un procédé 100 pour peser et déverser une masse prédéterminée d’un produit alimentaire au moyen du système de pesée 10 tel que décrit précédemment. Le procédé 100 est illustré sur la figure 12. Le procédé comprend une étape de fourniture 110 d’un produit alimentaire. Lors de cette étape, le produit alimentaire est disposé dans le réservoir de stockage 3 se trouvant au-dessus du système de pesée 10. De préférence, le produit alimentaire comprend une poudre de lait infantile. Le procédé comprend une étape de déchargement 120 d’une quantité de produit alimentaire sur ou dans la l’organe de réception 22. En particulier, le produit alimentaire est déchargé de manière à former un talus sur la surface de réception 23a de l’organe de réception 22. La surface de réception 23a est plane ou creuse comme décrit précédemment. Lors de cette étape, l’unité électronique de commande 18 envoie un ordre de commande aux moyens d’obturation pour ouvrir l’orifice de déchargement du réservoir de stockage 3. Une quantité de produit alimentaire est ainsi déchargée sur ou dans l’organe de réception 22 via l’ouverture 17 de la plateforme 12 et de la trémie 19 qui guide le produit alimentaire vers l’organe de réception 22. Le produit alimentaire 39 peut être guidé dans le volume de réception de l’organe de réception 22 dans le cas du godet. La poudre de lait est déversée de manière continue ou discontinue sur la surface de réception 23a de l’organe de réception 22. We will now describe a method 100 for weighing and pouring a predetermined mass of a food product using the weighing system 10 as previously described. The method 100 is illustrated in Figure 12. The method includes a step of providing 110 a food product. During this step, the food product is placed in the storage tank 3 located above the system weighing 10. Preferably, the food product comprises an infant milk powder. The method comprises a step 120 of unloading a quantity of food product onto or into the receiving member 22. In particular, the food product is unloaded so as to form a slope on the receiving surface 23a of the receiving member. reception 22. The reception surface 23a is flat or hollow as described previously. During this step, the electronic control unit 18 sends a control command to the closure means to open the unloading orifice of the storage tank 3. A quantity of food product is thus unloaded onto or into the reception 22 via the opening 17 of the platform 12 and of the hopper 19 which guides the food product towards the reception member 22. The food product 39 can be guided in the reception volume of the reception member 22 in the bucket case. The milk powder is poured continuously or discontinuously onto the receiving surface 23a of the receiving member 22.
Le procédé comprend une étape de pesée 130 d’une masse prédéterminée du produit alimentaire dans l’organe de réception 22. Cette étape 130 consiste à réaliser un décrochage du moteur. En particulier, l’étape de pesée 130 comprend une sous étape dans laquelle l’unité électronique de commande 18 applique un couple résistant sur l’arbre de sortie 34 du moteur 30. Ce couple résistant est fonction de la tension d’alimentation. A titre d’exemple, une tension de 12V qui correspond à un couple résistant 16mNm est appliquée au moteur 30. Ce couple résistant correspond à une masse de poudre de 8g environ. Lorsque l’organe de réception 22 et le produit alimentaire contenu dans l’organe de réception appliquent un couple statique qui est égal au couple résistif, l’arbre de sortie 34 pivote et change de pas. Tant que la masse de poudre de lait dans l’organe de réception 22 (ou sur la surface de réception 23a) avec la masse de l’organe de réception n’atteignent pas cette valeur prédéterminée, la poudre de lait continue de se décharger dans l’organe de réception 22. The method includes a step 130 of weighing a predetermined mass of the food product in the receiving member 22. This step 130 consists of stalling the motor. In particular, the weighing step 130 includes a sub-step in which the electronic control unit 18 applies a resistive torque to the output shaft 34 of the motor 30. This resistive torque is a function of the supply voltage. By way of example, a voltage of 12V which corresponds to a resistant torque of 16 mNm is applied to the motor 30. This resistant torque corresponds to a mass of powder of approximately 8 g. When the receiving member 22 and the food product contained in the receiving member apply a static torque which is equal to the resistive torque, the output shaft 34 pivots and changes pitch. As long as the mass of milk powder in the receiving member 22 (or on the receiving surface 23a) with the mass of the receiving member does not reach this predetermined value, the milk powder continues to discharge into the receiving organ 22.
Le procédé 100 comprend une étape de déversement 140 de la masse de poudre pesée. En particulier, dès que la masse est atteinte l’arbre de sortie 34 change de pas ou de position angulaire sans action du moteur lui-même ou commande de l’unité électronique de commande 18. Simultanément, l’organe d’obstacle 42, ici le disque coupe le faisceau lumineux entre l’émetteur et son récepteur. Les moyens de détection 40 et en particulier la fourche optique 41 envoie un signal de commande relatif à la position de l’arbre de sortie 34 à l’unité électronique de commande 18. Cette dernière envoie un ordre de commande au moteur 30 pour entraîner la rotation de l’arbre de sotie 34 et l’organe de réception 22 dans la position de déversement. Simultanément à l’étape de déversement 140 ou préalablement, le procédé comprend une étape d’arrêt de déchargement 150 du produit alimentaire dans l’organe de réception 22. Dans ce cas, l’unité électronique de commande 18 envoie un ordre de commande aux moyens d’obturation pour fermer l’orifice de déchargement du réservoir de stockage 3. The method 100 includes a step 140 of dumping the mass of weighed powder. In particular, as soon as the mass is reached, the output shaft 34 changes pitch or angular position without action from the motor itself or control from the electronic control unit 18. Simultaneously, the obstacle member 42, here the disc cuts the light beam between the transmitter and its receiver. The detection means 40 and in particular the optical fork 41 sends a control signal relating to the position of the output shaft 34 to the electronic control unit 18. The latter sends a control command to the motor 30 to drive the rotation of the output shaft 34 and the receiving member 22 into the dumping position. Simultaneously with the dumping step 140 or previously, the method comprises a step 150 of stopping the unloading of the food product into the receiving member 22. In this case, the electronic control unit 18 sends a control command to the shutter means to close the storage tank discharge port 3.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système de pesée (10) destiné à peser et à déverser une masse prédéterminée d’un produit alimentaire, le dispositif comprenant : 1. Weighing system (10) for weighing and dumping a predetermined mass of a food product, the device comprising:
- un châssis (11), - a frame (11),
- un moteur électrique (30) pas à pas porté par le châssis (11) et ayant un arbre de sortie (34) apte à adopter différentes positions suivant un axe de déplacement (A), - a stepper electric motor (30) carried by the frame (11) and having an output shaft (34) capable of adopting different positions along a displacement axis (A),
- un organe de réception (22) du produit alimentaire qui est mobile suivant l’axe de déplacement (A) entre une position de réception du produit alimentaire et une position de déversement du produit alimentaire, l’organe de réception (22) étant configuré pour contenir ou retenir une masse déterminée du produit alimentaire dans la position de réception et pour laisser tomber cette masse dans la position de déversement, - a receiving member (22) for the food product which is movable along the axis of movement (A) between a position for receiving the food product and a position for pouring the food product, the receiving member (22) being configured to contain or retain a determined mass of the food product in the receiving position and to drop this mass in the pouring position,
- une unité électronique de commande (18) destinée à piloter le moteur électrique (30), caractérisé en ce que l’organe de réception (22) est solidaire en déplacement de l’arbre de sortie (34) et en ce que le système de pesée (10) est configuré de manière à ce que, dans ladite position de réception, l’organe de réception (22) et le produit alimentaire qu’il contient ou retient, appliquent un couple statique sur l’arbre de sortie (34), et que l’unité électronique de commande (18) est configurée de manière à appliquer un couple résistant, pour une masse prédéterminée du produit alimentaire, sur l’arbre de sortie (34) de sorte que, lorsque le couple statique est au moins égal au couple résistant, l’arbre de sortie (34) change de position. - an electronic control unit (18) intended to drive the electric motor (30), characterized in that the receiving member (22) is integral in movement with the output shaft (34) and in that the system weighing plate (10) is configured so that, in said reception position, the reception member (22) and the food product which it contains or retains, apply a static torque on the output shaft (34 ), and that the electronic control unit (18) is configured so as to apply a resistive torque, for a predetermined mass of the food product, to the output shaft (34) so that, when the static torque is at less equal to the resistive torque, the output shaft (34) changes position.
2. Système de pesée (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’unité électronique de commande (18) est configurée pour piloter le déplacement de l’arbre de sortie (34) et le déplacement de l’organe de réception (22) entre la position de réception et la position de déversement lorsque la masse de produit alimentaire atteint une valeur prédéterminée. 2. Weighing system (10) according to the preceding claim, characterized in that the electronic control unit (18) is configured to control the movement of the output shaft (34) and the movement of the receiving member (22) between the reception position and the discharge position when the mass of food product reaches a predetermined value.
3. Système de pesée (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la masse prédéterminée du produit alimentaire contenu dans l’organe de réception (22) et l’organe de réception (22) présentent un centre de gravité (CGP) qui est situé à une distance (d) prédéterminée de l’axe de déplacement A. 3. Weighing system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the predetermined mass of the food product contained in the receiving member (22) and the receiving member (22) have a center of gravity (CGP) which is located at a predetermined distance (d) from the axis of movement A.
4. Système de pesée (10) selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe de réception (22) comprend des moyens de liaison (35) solidarisés à un arbre d’entraînement (38), ledit arbre d’entraînement (38) étant couplé en rotation à l’arbre de sortie (34) du moteur électrique (30) mobile en rotation. 4. Weighing system (10) according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving member (22) comprises connecting means (35) secured to a drive shaft (38), said drive shaft (38) being rotatably coupled to the output shaft (34) of the rotatable electric motor (30).
5. Système de pesée (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l’organe de réception (22) présente la forme d’un godet ou d’une paroi de réception (23’). 5. Weighing system (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the receiving member (22) has the shape of a cup or a receiving wall (23 ').
6. Système de pesée (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le châssis (11) comprend une plateforme (12) pourvue d’une ouverture (17) traversant la paroi de la plateforme (12) de part et d’autre et par laquelle le produit alimentaire est destiné à tomber par gravité. 6. Weighing system (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that the frame (11) comprises a platform (12) provided with an opening (17) passing through the wall of the platform (12) of on either side and through which the food product is intended to fall by gravity.
7. Système de pesée (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comprend des moyens de détection (40) aptes à détecter au moins une position de l’arbre de sortie (34) du moteur pas à pas, les moyens de détection étant reliés à l’unité électronique de commande (18). 7. Weighing system (10) according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises detection means (40) capable of detecting at least one position of the output shaft (34) of the stepping motor. in steps, the detection means being connected to the electronic control unit (18).
8. Système de pesée (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la masse prédéterminée est comprise entre 3 et 100g. 8. Weighing system (10) according to the preceding claim, characterized in that the predetermined mass is between 3 and 100g.
9. Système de pesée (10) selon l’une des revendications 3 à 8, caractérisé en ce que l’organe de réception (22) est monté sur l’arbre de sortie (34) de manière que le centre de gravité de l’ensemble (CGP) formé de l’organe de réception (22) et de la masse de produit alimentaire est défini dans un plan passant par l’axe de déplacement A qui forme un angle d’avance prédéterminé avec un plan (P1) horizontal passant par l’axe de déplacement A de l’arbre de sortie (34). 9. Weighing system (10) according to one of claims 3 to 8, characterized in that the receiving member (22) is mounted on the output shaft (34) so that the center of gravity of the assembly (CGP) formed of the receiving member (22) and the mass of food product is defined in a plane passing through the axis of displacement A which forms a predetermined angle of advance with a horizontal plane (P1) passing through the axis of movement A of the output shaft (34).
10. Appareil (1 ) pour la préparation d’une boisson à base d’un produit alimentaire caractérisé en ce qu’il comprend un système de pesée (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes. 10. Apparatus (1) for the preparation of a drink based on a food product characterized in that it comprises a weighing system (10) according to any one of the preceding claims.
11. Appareil (1 ) selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu’il comprend un réservoir de stockage (3) de produit alimentaire et une chambre de mélange (7) destinée à recevoir une masse prédéterminée de produit alimentaire de l’organe de réception (22) dans la position de déversement. 11. Apparatus (1) according to the preceding claim, characterized in that it comprises a storage tank (3) of food product and a mixing chamber (7) intended to receive a predetermined mass of food product from the organ of reception (22) in the dumping position.
12. Procédé pour peser et déverser une masse prédéterminée d’un produit alimentaire au moyen d’un système de pesée (10), le système de pesée (10) comprenant au moins un moteur électrique (30) pas à pas ayant un arbre de sortie (34) et un organe de réception (22) qui est solidaire en déplacement de l’arbre de sortie (34), le procédé comprenant les étapes suivantes: 12. Method for weighing and pouring a predetermined mass of a food product by means of a weighing system (10), the weighing system (10) comprising at least an electric stepping motor (30) having an output shaft (34) and a receiving member (22) which is integral in movement with the output shaft (34), the method comprising the following steps:
- une étape de fourniture (110) d’un produit alimentaire, - une étape de déchargement (120) d’une quantité de produit alimentaire sur ou dans l’organe de réception (22), - a step of supplying (110) a food product, - a step of unloading (120) a quantity of food product on or in the receiving member (22),
- une étape de pesée (130) du produit alimentaire consistant à - a step of weighing (130) the food product consisting in
- - appliquer un couple résistant pour une masse prédéterminée du produit alimentaire, sur l’arbre de sortie (34) par une unité électronique de commande (18), -- appliquer un couple statique sur l’arbre de sortie (34) par l’organe de réception (22) et le produit alimentaire qu’il contient ou retient, - - applying a resistant torque for a predetermined mass of the food product, on the output shaft (34) by an electronic control unit (18), -- applying a static torque on the output shaft (34) by the the receiving member (22) and the food product that it contains or retains,
-- changer la position de l’arbre sortie (34) du moteur électrique lorsque le couple statique est au moins égal au couple résistant. -- change the position of the output shaft (34) of the electric motor when the static torque is at least equal to the resistive torque.
13. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le produit alimentaire comprend de la poudre de lait. 13. Method according to the preceding claim, characterized in that the food product comprises milk powder.
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